TW201011910A - Poly-emitter type bipolar junction transistor, bipolar CMOS DMOS device, and manufacturing methods of poly-emitter type bipolar junction transistor and bipolar COMS DMOS device - Google Patents

Description

201011910 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明侧於_種多晶魏極雙接面電晶體及其製造方法與 雙載子，互補式金氧半導體’雙概金氧轉難置及其製造方 法。 【先前技術】 -雙載子裝置、-互補式金氧半導體（CGinplementary Metal β OxideSem—OT，CMOS)n雙舰錢半導體（D〇uWe difiMonMC^DMOS)能夠透過使用一雙載子，互補式金氧半導 體’雙擴散金氧半導體（Bip〇lar-CM〇S-DMOS，BCD)製程形成 為-單晶片。除雙載子裝置之外，互補式金氧半導體及雙擴散金 氧半導體、一邏輯電路、一 P型金氧半導體（pM〇s)、一 N型金 氧半導體（NMOS)、-電阻、一電容以及一二極體能夠通過雙裁 子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導體（BCD )製程整合於 ❹-單晶片中。舉例而言，當互補式金氧半導體及雙擴散金氧半導 體通過雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導體（Bcd) 製程製造時，能夠製造雙接面電晶體。 雙接面電晶體具有一使用一接面射極之結構。因此，在通過 習知技術之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導艘(Bcd) 製程以製造雙接面電晶體之情況下，其用以提高高頻特性用以 增加放大增益及擊穿電壓以及用以加寬作業範圍之處理過程具有 限制。 5 201011910 【發明内容】 :此1於上述之問題’本發明關於—種多祕射極雙接面 電曰曰體及錄妓法，雙奸，式金 雙接面電晶體，以及—雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散 金乳+導體（BCD)製程的雙接面電晶體之製造方法，一種雙載 子’互補式金氧半導體’雙擴散金氧半導觀置，以及使用雙載 子互補式金氧半導體’雙擴散金氧半導體（bcd)製程的雙載 子’互補式錄半導體，雙擴散金氧半導體之製造方法。 *本發明之實闕之—種多晶補極雙接面電㈣包含有一埋 藏層，其形成於-半導體基板之一頂部之上；一外延層，其形成 ;半導體基板之上’―集極區’其形成於外延層之上JL與喊層 相連接；-基極區，其形成於外延層之—頂部之—部份；以及一 多晶石夕射極區，其形成於基極區中之此半導體基板之一表面之上 且包含有一多晶梦材料。 本發明之實補之子，式錄半導體，雙擴散金 氧半導體裝置可包含有-多晶補極雙接面電晶體，其具有包含 有-多晶⑦材料之多晶魏極區；以及—互補式金氧半導體與_ 雙擴散金氧半導體令至少-個，其與多晶㈣極雙接面電晶體一 起形成於一單晶片之上。 本發明之實施例之一種多晶矽射極雙接面電晶體之製造方法 可包含形成一埋藏層於一半導體基板之一部份之上；形成一外延 201011910 層於半導體基板之上，並且形成一與埋藏層相連接之集極區於外 延層之上；形成一絕緣層，此絕緣層定義一基極區及一射極區； 形絲極區祕緣層之下的—基板區之上；形成—基極於基極區 之-頂部之上；以及形成—具有—多晶雜料的多晶補極區於 基極區之-頂部份之上’乡晶树極區透親騎與絲相間隔。 本發明之實施例之通過—雙載子，互赋金氧轉體，雙擴 散金氧半導體（BCD)製程製造一雙載子，互補式金氧半導體， ❿雙擴散金氧半導體裝置之方法可包含使用一多晶石夕材料形成一雙 接面電晶體之一多晶石夕射極區。 【實施方式】 以下’將結合圖式部份詳細描述一多晶魏極雙接面電晶體 方法’以及一雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧 +導體裝置及其製造方法。 ❹雷_第1 I偶本料之實_之—具衫晶頻極雙接面 電阳體的雙載子’互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導體裝置之 側視圖。本剌之實施例之雙載子， 金氣本道㈣麥，s、M德井 飞金乳+導體’雙擴散 乳+導體裝置通過雙栽子，互補式金氧 導體（BCD)製程製造。在「第 雙擴散金氧+ *弟1圖」之實施例中，區 一雙接面電晶體區，區域々B" 场* 為 〇// 馮互補式金氧半導體區，並且區 域C為一雙擴散金氧半導體區。 並且匚 除多晶矽射極雙接面電晶體之外，雖然「 根據本發明之實施例之雙載子，式金氧半導想=氧 7 201011910 半導體之製造方法，一邏輯電路、一 p型金氧半導體、一 N型金 氧半導體、一尚電壓金氧半導體、一中間電壓金氧半導體、一低 電壓金氧半賴、-祕延伸錢轉體（Drain Extended M〇s， DEMOS )、一橫向雙擴散金氧半導體(Lateral D〇uble diffUsed M〇s， LDMOS)、-電阻、-電容、以及―二極雜夠整合於一單晶片 中。 請參閱「第1圖」，多晶石夕射極雙接面電晶體包含有形成於雙 接面電aa體2 A中之半導體基板上的一 n+型埋藏層11〇、一 外延層120、-用作集極區之n十型擴散區13〇、一用作基極區之p 型漂移區140、一基極160、一絕緣層15〇、以及一多晶矽射極17〇。 互補式金氧半導體在互補式金氧半導體區B中包含有一 p型 金氧半導體及一 N型金氧半導體。P型金氧半導體與N型金氧半 導體可分別包含有-埋藏層11()a、一重摻雜N型井2〇5、一 p型 井200、- N型井210、閘極215及225、以及源極/汲極區22〇 及230。閘極215及225可更包含有一閘極絕緣層及一間隔物。 雙擴散金氧半導體可包含有一埋藏層、一重摻雜n型井 300、 P型主體305、一絕緣層l5〇b，其用以絕緣每一區域、一 閘極320、一 P型離子注入區31〇及一第一 N型離子注入區315， 其形成於P型主體305之上、以及一第二N型離子注入區奶， 其形成於雙擴散金氧半導體區C中之閘極32〇之另一側面上。閑 極320與第一n型離子注入區325之間形成的絕緣層15〇b可延長 P型主體305與第二N型離子注入區325之間的—電流路徑，以 201011910 使得雙擴散金氧半導體可用作一高電壓裝置。 以下，將結合「第i圖」至「第7圖」詳細描述本發明之實 •施例之具有多晶魏極雙接面電晶體的雙載子，互補式金氧半導 體’雙紐金氧半導體之製造方法。在本發曰月之實施例中，多曰 石夕射極雙接面電晶體可與雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散^ 氧半導體裝置同時製造，因此以下之描述將集中於雙接面電晶體 區A中形成的多晶石夕射極雙接面電晶體。以下將描述之每一製程 β可為-單㈣程或複雜製程’用以製造多射極雙接面電晶體、邏 輯電路、Ρ型金氧半導體、Ν型金氧半導體、高電壓金氧半導體、 中間電壓金氧半導體、低電壓金氧半導體、沒極延伸金氧半導體、 橫向雙擴散金氧半導體、電阻、電容、以及二極體中之一個或至 少兩個。 第2圖」至「第7圖」係為本發明之實關之多晶石夕射極 雙接面電晶_製造雜之剖簡m片狀態的半導體 基板100 ’例如’ 一單晶石夕基板可切割為一預定之厚度。半導體基 板100之-表面可被拋絲使得外延層120能夠形成於該表面之 上。 然後，如「第2圖」所示，一N型摻雜劑可摻雜於半導體基 板100之一頂部份中，用以形成N+型埋藏層11〇。然後，通過一 ”《、處理裝程可擴散—離子注人區。此時，埋藏層11Qa及1⑽也 可刀別形成於半導體基板100之互補式金氧半導體區B及雙擴散 金氧半導體區C之t。如「第3圖」所示，在形成n+型埋藏層 201011910 110之後’對半導體基板執行—外延生長製程可形成外延層 120。 如「第4圖」所示，在形成外延層12〇之後，一與n+型埋藏 層HO相連接之N+型擴散區13〇可形成於外延層12〇之上。n+ 型擴散區130可用作集極區。此時，能朗時形成重捧雜n 205 及 300。 然後，可形成絕緣層15G。如「第5圖」所示絕緣層⑼ 將基極區與射極__且定義基姆及射極區。此時，絕緣層 150a及15〇b能夠同時形成於互補式金氧半導體區b 氧半導舰C之中。峨，可執行—離子注人光罩製程及一離子 /主入製程用以在互補式金氧半導體區B中形成p型井2⑽及N型 井⑽且在雙擴散金氧半導體區c中形成p型主體奶。 如「第6圖」所示’可注人—P型摻雜咖以形成-P# 型漂移區14。用作基極區。在形成巧漂移請： 式金氧半導趙、雙擴散金氧半導想、低電壓 == =電^氧半频_邮執他^㈣調節間值 體之:雙擴散金㈣ 例之多晶”接㈣㈣之多轉射本發明之實摊 然後’絕緣層可形成於半物基板⑽之全部表面之上。該 201011910 絕緣層可形成圖案以使得此閘極絕緣層可形成於互補式金氧半導 體區B及雙擴散金氧半導體區c之中。此時，完全去除雙接面電 晶體區A中之絕緣層。 其後’一多晶石夕層可塗覆於基板之全部表面之上。一光阻抗 姓圖案可軸好晶㈣之上^該絲祕_定義互補式金氧 半導體、雙擴散金氧半導體之閘極215、225及320以及雙接面電 晶體之射極區。然後，透過使用光阻抗蝕圖案作為一蝕刻光罩蝕 ®刻多晶矽層，由此形成閘極215、225及320以及多晶矽射極17〇。 可通過上述製程可獲得「第1圖」所示之區域A中之多晶矽 射極雙接面電晶體。然後，一 N型輕摻雜汲極(Lightly D〇ped Drain， LDD)區及一 p型輕摻雜汲極（LDD)區可形成於每一金氧半導 體區之中。侧壁及間隔物可形成於閘極215、225及32〇之兩側。 在形成間隔物之後，源極/汲極區220及230可形成於互補 式金氧半導體區B中。P型離子注入區31〇、第一 n型離子注入 參區315以及第二N型離子注入區325可形成於雙擴散金氧半導體 區C之中。 然後，石夕化物可形成於多晶矽射極17〇、基極160、閘極215、 225、320、源極/淡極區220及230、以及P型離子注入區31〇、 第一 N型離子注入區315以及第二n型離子注入區325中至少一 個之上。此外，能夠進一步執行形成具有一多層結構之絕緣層、 一接觸插塞、一金屬連線以及一保護層之製程。 通過以上製程，能夠獲得本發明之實施例之具有多晶石夕射極 201011910 雙接面電晶體之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導體 裝置。根據本發明之實施例，通過雙載子，互補式金氧半導體， 雙擴散金氧半導體（BCD)抛，多㈣雙接面電晶舰夠與雙 載子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導體装置整體形成於一 單晶片中。因此，能夠獲得具有優良頻率特性、高放大增益及擊 穿電壓、以及寬作業範圍的雙接面電晶體。 本領域之技術人貞可以轉的是’賴本發明赠述之實施 例揭露如上，祕並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神 和範圍内，所為之更動與麟，均屬本發明之專娜護範圍。關 於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明之實施例之一具有多晶石夕射極雙接面電晶 體的雙載子’互補式金氧半導體，魏散金氧半導體裝置之側視 圖；以及 第2圖至第7圖係為本發明之實施例之多晶石夕射極雙接面電 晶體的製造過程之剖視圖 【主要元件符號說明】 半導體基板 N+型埋藏層 埋藏層 外延層 N+型擴散區 100 110 110a、110b 120 130 201011910 ❹ e 140 P型漂移區 150、150a、150b 絕緣層 160 基極 170 多晶發射極 200 P型井 205 、 300 重摻雜N型井 210 N型井 215、225、320 閘極 220 源極區 230 〉及極區 305 P型主體 310 P型離子注入區 315 第一N型離子注入區 325 第二N型離子注入區 A 雙接面電晶體區 B 互補式金氧半導體區 C 雙擴散金氧半導體區 13

Claims (1)

1. 201011910 七、申請專利範圍： 1. -種多晶魏極雙接面電晶體裝置，係包含有·· 一埋藏層，係形成於-半導體基板之—頂部之上； 一外延層’係形成於該半導體基板之上； 一集極區’係戦於該外延層之上且與該埋藏層相連接； -基極區’係形成於料延層之__頂部之—部份；以及 多曰曰石夕射極1，係形成於該基極區中之該半導體基板之 一表面之上且包含有一多晶矽材料。 如明求項第1項所述之多晶秒射極雙接面電晶體裝置，係包含 有： -基極’係形成於該基極1中該基板之該表面之上並且 與該多晶矽射極區相間隔；以及 一絕緣層，係定義該基極及該多晶矽射極區。 種雙載子’互補式金氧半導體，雙讎金氧半導體裝置係 包含有： -多晶魏極雙接面電晶體，係具有包含有—多晶石夕材料 之多晶矽射極區；以及 一互補式金氧半導體與一雙擴散金氧半導體中至少— 個，係與該多騎射極雙接面t晶體—起形成於—單晶片之 上。 如凊求項第3項所述之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金 氧半導體裝置’其中該多晶石夕射極雙接面電晶體包含有： 201011910 一埋藏層，係形成於一半導體基板之一頂部份之上； 一外延層，係形成於該半導體基板之上； _集極區’係形成於料延層之上且與紐麟相連接； 以及 一基極區，係形成於該外延層之一頂部之中，其中該多晶 石夕射極區職於該集極區巾之辭導縣板之一表面之上。 5.如請求項S3項所叙雙鮮，互氣金氧半導體，雙繼金 〇 鮮導體裝置，其巾該互補式錄半導體包含有-井區、-閘 極、以及形成_外延層巾之雜/祕區，並且該雙擴散金 氧半導體包含有-形成於料延層中之井區…雜，一形成 於該閘極之-個側_ p型主體，形成於該p型主體中的一 p 型離子注人區及-第—N型離子注人區，以及—第二n型離 子庄入區#形成於該閘極之—另一側面且透過—絕緣層與該 p型主體相間隔。 © 6.如4求項第3綱述之魏子，互補式金氧半導體，雙擴散金 氧半導體裝置，更包含#在-單“祕之半導縣板上形成 的一邏輯電路、—高電壓金氧半導體、-中間電壓金氧半導 體低電壓金氧半導體、一汲極延伸金氧半導體、一橫向雙 擴散金氧半導體、—電阻、—電容以及—二極體中至少一個。 7.如請求項第5顿述之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金 氧半導體裝置’其中該多晶魏極區、該互補式金氧半導體之 該閘極以及雜擴散金氧半導體之該雜包含有該同樣之多 15 201011910 晶碎材料。 8.如清求項第4項所述之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金 氧半導體裝置’其中該多晶石夕射極雙接面電晶體包含有： 一基極，係形成於該基極區中之該半導體基板之該表面之 上且與該多晶石夕射極區相間隔；以及 絕緣層，係定義該基極及該多晶梦射極區。 9· -種多晶魏極雙接面電晶體之製造方法，係⑽以下步驟： 形成一埋藏層於一半導體基板之一部份之上； @ 形成一外延層於該半導體基板之上，並且形成一與該埋藏 層相連接之集極區於該外延層之上； 形成一絕緣層，該絕緣層定義一基極區及一射極區； 形成該基極區於該絕緣層之下的一基板區之上； 形成一基極於該基極區之一頂部之上；以及 形成-具有-多晶石夕材料的多晶石夕射極區於該基極區之 頂部份之上，該多晶發射極區透過該絕緣層與該基極相間❹ 隔。 10.如請求項第9顧叙多晶雜接面t晶體之製造方法， 其中形成該多晶石夕射極區包含： 形成一多晶矽層於具有該基極之該外延層之上； . 形成-光阻抗侧案，係用以暴露除透過該絕緣層定義之 該射極區之外的該多晶矽層；以及 透過使用該光阻抗_案作為光罩_該多晶石夕 16 201011910 層。 U.種雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散金氧半導體之製造方 . 法，係包含以下步驟： 使用-多晶石夕材料形成一雙接面電晶體之一多晶石夕射極區。 12. 如明求項® 11項所述之雙載子’互補式金氧半導體，雙擴散 金氧半導體之製造方法，係包含： 形成複數個閘極於—半導體基板之-互補式金氧半導體 β 及-雙擴散金氧半導體區；以及 形成該多晶石夕射極區於一基極區之一頂部份，該多晶石夕射 極區在—雙接面電晶舰巾透過-絕緣層與-基極相間隔。 13. 如晴求項第12項所叙雙載子，互賦金氧半導體，雙繼 金氧半導體之製造方法’在形成該多晶㈣極區之前，係包 含： 形成概_藏層分躲該半導體基板巾之該雙接面電 晶體區、該互補式錢半導體區以及該雙舰錄半導體區之 頂部； 形成一外延層於該半導體基板之上； 形成-與該等域層她接之集顧㈣雙接面電晶體 品之外L層之上’形成疋義該基極區及—射極區之該絕緣 層，以及形成-井區於該互補式金氧半導體區及該雙擴散金氧 半導體區之該外延層之上；以及 形成該基極區於該雙接面電晶體之一基板區中，並且形成 17 201011910 該基極於該基極區之一頂部。 14.如請求項第n項所述 金氧丰雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散 氧+導體之製造方法，其中該多晶购㈣通過-單—製程 鮮導魏賴雙舰錢半導_之該等閉 ==:'I所述之雙載子’互補式金氧半導體’雙擴散 …導體之製造方法’其中當形成該集極區時，-重摻雜井

   =成於該互補式金氧半導體區及該雙擴散金氧半導體區之 16.如研求項第13項所述之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散 金氧半導體之製造方法’其中在該互補式金氧半導體區及該雙 擴散金氣半導體(I之料延層之上形成該井區包含： P型井區及一N型井區中至 形成該互補式金氧半導體之一 少一個；以及

   开>成該雙擴散金氧半導體之一 p型主體。 如明求項第13項所述之雙載子，互補式金氧半導體，雙擴散 金氧半導體之製造方法，其中形成該閘極與該多晶石夕射極 含： 形成一絕緣層於具有該閘極及該絕緣層之該外延層之上. 透過形成該絕緣層之圖案形成該互補式金氧半導體區及 該雙擴散金氧半導體區之一閘極絕緣層，並且自具有該雙接面 電晶體區之該外延層去除該絕緣層； 18 201011910 及 形成-多晶㈣於具有該_絕緣層之料延層之上·以 透過形成該多晶石夕層之圖案形成複數個間極於該互 金氧半導體區及該雙擴散金氧半導體區之_極絕緣層之上 且形成該多晶德極於魏觀緣較義辆射極區之上。 18.:請相第11稱权雙好，互赋錄㈣體，雙舰 參

   金乳半導體之製造方法，其中一邏輯電路、一高電·氧半導 體、一中間電齡氧半導體、—低電壓錢轉體、一汲極延 伸金氧半導體、—橫向雙驗錄半频、—電阻、一電容以 及-二極體中至少—個與該雙接面電晶體—起整合於一單晶 片中。 19. ^請求項第13麟叙雙奸，互狱錢半導體，雙讎 氧半導體之製造方法，在形成該閘極及該多晶石夕射極之後， 係包含： $成複數個輕摻雜之汲顧於該互補式金氧半導體區及 該雙擴散金氧半導體區之該物極之兩侧面； 形成一間隔物；以及 p ,丨元成祕/及極區賊互補式金氧半導龍之巾，形成一 且ϋ#子1入區及一第一 n型離子注入區於該p型主體中，並 中=成帛一 N型離子注入區於該雙擴散金氧半導體區中，其 20 ^第一 N型離子注入區透過該絕緣層與該P型主體相間隔。 4求項第19項輯之雙鮮，互賦金氧半導體，雙擴散 201011910 金氧半導體之製造方法，包含在形成該源極/汲極區與該等離 子注入區之後，形成具有至少一個堆疊結構之絕緣層、一接觸 插塞、以及一金屬連線。

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