專利名稱：一種高反壓低負阻硅晶體管的制造方法
技術領域：
本發明涉及高反壓晶體三極管的制造工藝，具體涉及一種高反壓低負阻硅晶體管的制造方法。
本發明的方法用Si3N4阻擋Ga分凝時的外擴散，改善小電流放大性能，從而降低負阻效應。
本發明的高反壓低負阻硅晶體管的制造方法包括N型拋光硅片的清潔處理，一次氧化，基區開管擴鎵，一次光刻及后序常規工藝，其特點是在開管擴鎵之后，一次光刻之前，采用低壓氣相沉積的方法在SiO2上面生長厚度為1000_的氮化硅Si3N4薄膜。
上述的在SiO2上氣相沉積氮化硅薄膜，是將化學計量比的SiH2Cl2與NH3混合，在795～805℃，壓力0.1～1Torr條件下，通過如下化學反應生成Si3N4并沉積在帶有SiO2緩沖層的硅片上。
上述基區開管擴鎵在單溫區擴散爐里進行，用干燥的氫氣與固態Ga2O3反應生成元素Ga，同時由氫氣攜帶，使Ga在恒溫區中形成高蒸氣壓的表面恒定源，經低濃度摻雜、結深推移和高濃度摻雜三階段，在同一爐內連續完成，以形成P型Ga基區。
上述低濃度摻雜時，硅片溫度為1230～1250℃，Ga2O3雜質源的溫度為860～900℃，H2流量為100～150ml/min，摻雜時間為10～15min，Ga2O3雜質源放入量0.5～1克/次。所用H2為干燥的，H2是通過過濾器、硅膠、分子篩、硅膠干燥后進入管道。
上述的Ga2O3雜質源放入量0.5～1克/次也包括高濃度摻雜所需。
上述結深推移時，硅片溫度為1230～1250℃，用N2作保護氣體，N2的流量為100～120ml/min，擴散時間為12～16小時。
上述高濃度摻雜時，硅片溫度為1230～1250℃，Ga2O3雜質源的溫度為900～960℃，H2流量為100～150ml/min，通Ga2O3雜質源摻雜時間為60min。
上述開管擴鎵基區要求低濃度摻雜時擴散薄層電阻(R□)控制在150～200Ω/□，結深推移控制在32～36μm，高濃度摻雜時擴散薄層電阻(R□)控制在30～40Ω/□，高濃度層深度為12～14μm，總基區結深在36～40μm。
對于不同類型的NPN高反壓晶體管，結深和濃度可進行調整，摻雜時間和結深推移擴散時間在上述范圍內調整。
上述的一次光刻是采用常規光刻和濕法刻蝕方法刻出磷擴散窗口。
本發明中N型硅片的氧化可采用現有技術，氧化方式不限。
與現有技術相比，本發明的特點是1.在開管擴鎵之前首先進行一次氧化，其作用在于，(a)克服裸硅(不帶SiO2層的直接擴散)擴鎵在硅表面易有Ga的富集而形成的合金點、腐蝕坑等，利用Ga在SiO2中的快擴散特性，Ga經SiO2的快速吸收和輸運到達SiO2-Si界面，然后再擴入硅體內，能得到十分均勻的雜質分布，杜絕了合金點的產生，提高了擴散質量；(b)氧化膜可直接用作發射區磷擴散的掩蔽層，同時也可作為其后生長Si3N4薄膜的緩沖層；(c)SiO2直的存在，大大掩蔽了重金屬雜質Cu、Fe、Au向硅內擴散，這對提高耐壓，減少反向漏電流有利。
2.在開管擴鎵時，為了保證產品的高電壓和大電流輸出特性，本發明采用低濃度摻雜、結深推移和后表面高濃度摻雜，且在同一爐內連續完成，以形成P型Ga基區。
3.在開管擴鎵后，用現有SiO2薄膜作緩沖層，用低壓氣相沉積法(LPCVD)生成Si3N4薄膜，巧妙地利用Si3N4薄膜掩蔽鎵元素擴散的特性來阻止磷擴散再分布過程中近硅表面雜質Ga的外擴散，改善與提高了小注入情況下的放大性能，大幅度減小了Ga基區晶體管的負阻效應。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但實施方式不僅限于此。
實施例13DD202型硅NPN臺面高反壓晶體管。具體步驟如下(1)氧化將電阻率40～60Ω·cm的N型硅片，經高濃度磷補償、減薄拋光后，清潔處理，進行冷水自然滴法熱氧化，爐溫為1200℃，水溫為室溫，滴水速度15滴/min，氧化時間干氧10min+濕氧3小時+干氧30min，氧氣流量500ml/min。
(2)裝爐將帶有SiO2層的硅片直立于石英舟內，置于石英管道的恒溫區中，將0.8克光譜純Ga2O3裝入內反應器的石英碗內，并一同置于石英管道進氣口一端。
(3)低濃度摻雜將石英管道兩端磨口管帽緊固，管道內通入N2升溫，待爐溫升至1250℃，停N2，將干燥的H2迅速充滿管道并調整其流量為120ml/min，用外磁力拖動內反應器，使Ga2O3位于事先被熱電偶測定好的溫度為860℃處，進行Ga摻雜，摻雜時間為10～15min O3雜質源的溫度為860～900℃，H2流量為100～150ml/min，摻雜時間(通源時間)為12min，摻雜完畢后停止通H2，用N2充滿管道，同時將載源的內反應器用外磁力拖動至原位。
(4)結深推移將N2的流量調整為120ml/min；爐溫不變，硅片溫度為1250℃，作結深推移，時間為12小時，以測量坯片結深35μm為準。
(5)高濃度摻雜停通N2，將干燥的H2充滿管道，并調整其流量為120ml/min，同時將Ga2O3置于960℃處，進行高濃度摻雜，爐溫1250℃不變，摻雜時間為60min。切斷擴散爐電源，用N2保護，將爐溫降至600℃以下出爐，并檢測。
(6)低壓氣相沉積Si3N4薄膜將檢測合格的擴鎵硅片置于低壓氣相沉積容器內，將化學計量比的SiH2Cl2與NH3混合，在800℃，壓力0.1～1Torr條件下，通過如下化學反應生成Si3N4并沉積在帶有SiO2緩沖層的硅片上，生成厚度為1000_的Si3N4薄膜。
然后進行采用常規光刻和濕法刻蝕方法進行一次光刻刻出磷擴散窗口，后續處理工序同現有公知技術。
實施例2如實施例1所述，所不同的是N型硅片電阻率為10～20Ω·cm，低濃度摻雜時間為15min，結深推移時間為14小時。
權利要求
1.高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，包括N型拋光硅片的清潔處理，一次氧化，基區開管擴鎵，一次光刻及后序常規工藝，其特征是在開管擴鎵之后，一次光刻之前，采用低壓氣相沉積的方法在SiO2上面生長厚度為1000_的氮化硅Si3N4薄膜。
2.如權利要求1所述的高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，其特征在于，所述的在SiO2上氣相沉積氮化硅薄膜，是將化學計量比的SiH2Cl2與NH3混合，在795～805℃，壓力0.1～1Torr條件下，通過如下化學反應生成Si3N4并沉積在帶有SiO2緩沖層的硅片上。
3.如權利要求1所述的高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，其特征在于，所述基區開管擴鎵在單溫區擴散爐里進行，用干燥的氫氣與固態Ga2O3反應生成元素Ga，同時由氫氣攜帶，使Ga在恒溫區中形成高蒸氣壓的表面恒定源，經低濃度摻雜、結深推移和高濃度摻雜三階段，在同一爐內連續完成，以形成P型Ga基區。
4.如權利要求1或3所述的高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，其特征在于，所述低濃度摻雜時，硅片溫度為1230～1250℃，Ga2O3雜質源的溫度為860～900℃，H2流量為100～150ml/min，摻雜時間為10～15min，Ga2O3雜質源放入量0.5～1克/次。
5.如權利要求1或3所述的高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，其特征在于，所述的結深推移時，硅片溫度為1230～1250℃，用N2作保護氣體，N2的流量為100～120ml/min，，擴散時間為12～16小時。
6.如權利要求1或3所述的高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，其特征在于，所述高濃度摻雜時，硅片溫度為1230～1250℃，Ga2O3雜質源的溫度為900～960℃，H2流量為100～150ml/min，通Ga2O3雜質源摻雜時間為60min。
全文摘要
高反壓低負阻硅晶體管的制造方法，屬于高反壓晶體三極管的制造技術領域。包括N型拋光硅片的清潔處理，一次氧化，基區開管擴鎵，一次光刻及后序常規工藝，在開管擴鎵之后，一次光刻之前，采用低壓氣相沉積的方法在SiO
文檔編號H01L21/331GK1463030SQ03112410
公開日2003年12月24日 申請日期2003年6月10日 優先權日2003年6月10日
發明者裴素華 申請人:山東師范大學