專利名稱：側向雙極晶體管及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種側向雙極晶體管及其制備方法。
背景技術：
雙極晶體管是由兩個背靠背PN結構成，是具有電流放大作用的晶體三極管，主要包括基區、發射區和收集區。常規結構雙極晶體管的收集區面積大，導致器件的收集區寄生電容大，影響器件的性能。同時，收集區面積大也會增大輻照對于器件的影響，進一步損害器件的性能
發明內容
為了克服上述的缺陷，本發明提供一種收集區面積更小的側向雙極晶體管及其制備方法。為達到上述目的，一方面，本發明提供一種側向雙極晶體管，所述晶體管包括第一導電類型的發射區，位于所述發射區側面的本征基區，位于所述本征基區側面的收集區，位于所述發射區上方的發射極介質層，位于所述發射極介質層上方的外基區，位于外基區上方的基區介質層，位于襯底上方的襯底介質層；所述襯底介質層環繞所述發射區并延伸進入發射區；所述本征基區位于基區介質層的下方，且位于襯底介質層的上方；所述收集區位于襯底介質層的上方。特別是，所述本征基區的材料為硅、鍺硅、鍺硅碳或上述三者的組合物。特別是，所述襯底介質層的材料為氧化硅。另一方面，本發明提供一種側向雙極晶體管的制備方法，所述方法包括下述步驟4.1用第一導電類型雜質摻雜襯底，在襯底上依次淀積重摻雜硅層、氧化硅介質層、摻雜多晶娃層和氮化娃層；4. 2光刻刻蝕去除部分氮化娃層、摻雜多晶娃層、氧化娃介質層和重摻雜娃層，形成發射區臺面；保留的摻雜多晶硅層、氧化硅介質層和重摻雜硅層分別形成外基區、發射區介質層和發射區；4. 3在外基區、發射區介質層、發射區和保留的氮化硅層外側形成第一氮化硅側墻；然后以第一氮化娃側墻為掩蔽在裸露的襯底上氧化形成第一襯底介質層；4. 4去除第一氮化硅側墻和外基區上方的氮化硅層；圖形外延生長第二摻雜類型的外延層，所述外延層在重摻雜硅層側面形成單晶層、在氧化硅介質層側面上形成多晶層、在第一襯底介質層上形成多晶層、在多晶外基區側面和上面形成多晶層；4. 5在所述外延層的外側形成第二氮化硅側墻；4. 6將暴露在第二氮化硅側墻之外的外延層氧化形成基區介質層和第二襯底介質層，被第二氮化硅側墻覆蓋的外延層形成本征基區；去除第二氮化硅側墻；4. 7在所述本征基區外側形成收集區；
4. 8制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發射極和收集極，表面鈍化。特別是，步驟4.1中摻雜多晶硅層中雜質的引入為注入或者原位摻雜。特別是，步驟4. 4中生長外延層的方法為圖形外延一層硅層、或鍺硅層、或鍺硅碳層、或上述三者的組合層。特別是，步驟4. 6中形成基區介質層的工藝為氧化工藝或高壓氧化工藝。特別是，步驟4. 7中形成收集區的方法為選擇性外延形成收集區；或，
圖形外延后進行平坦化工藝，形成收集區。本發明側向雙極晶體管的本征基區位于發射區的側面、收集區位于本征基區的側面，利用這種側向結構有效地減小了收集區的面積，降低了器件的收集區寄生電容，有助于減少輻照對于器件的影響。結構合理，器件性能良好。本發明側向雙極晶體管的制備方法利用現有技術條件實現了本發明側向雙極晶體管，工藝步驟簡明，對設備等技術條件要求低，適于大規模的產線生產。所制備得到的側向雙極晶體管收集區面積小，器件性能優良。
圖1 圖8為本發明優選實施例流程示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖和優選實施例對本發明做詳細描述。本發明側向雙極晶體管包括第一導電類型的發射區，位于發射區側面的本征基區，位于本征基區側面的收集區，位于發射區上方的發射極介質層，位于發射極介質層上方的外基區，位于外基區上方的基區介質層，位于襯底上方的襯底介質層。襯底介質層環繞發射區并延伸進入發射區。本征基區位于基區介質層的下方，且位于襯底介質層的上方。收集區位于襯底介質層的上方。其中，本征基區的材料為娃、或為鍺娃、或為鍺娃碳或為上述三者的組合物。襯底介質層的材料為氧化硅。優選實施例一如圖1所示，用第一導電類型雜質采用注入摻雜的方法對襯底I進行摻雜。在摻雜后的襯底I上依次淀積重摻雜娃層2、氧化娃介質層3、摻雜多晶娃層4和氮化娃層5。其中,摻雜多晶娃層4中注入雜質。如圖2所不,利用光刻刻蝕工藝去處部分氮化娃層5、摻雜多晶娃層4、氧化娃介質層3和重摻雜硅層2，形成發射區臺面。保留的摻雜多晶硅層4形成外基區24，保留的氧化硅介質層3形成發射區介質層23，保留的重摻雜硅層2形成發射區22。如圖3所示，在外基區24、發射區介質層23、發射區22和保留的氮化硅層5外側形成第一氮化硅側墻31。然后以第一氮化硅側墻31為掩蔽在裸露的襯底I上氧化形成第一襯底介質層32。如圖4所示，去除第一氮化硅側墻31和外基區24上方的氮化硅層5，外延生長第二摻雜類型的外延層41。外延層在重摻雜硅層側面形成單晶層、在氧化硅介質層側面上形成多晶層、在第一襯底介質層上形成多晶層、在多晶外基區側面和上面形成多晶層。生長外延層41的方法為圖形外延,外延層41為一層娃層。如圖5所示，在外延層41的外側形成第二氮化硅側墻51。如圖6所示，采用氧化工藝將暴露在第二氮化硅側墻51·之外的外延層41氧化形成基區介質層61和第二襯底介質層63,被第二氮化娃側墻51覆蓋的外延層41形成本征基區62。第二襯底介質層63的效果為加厚了第一襯底介質層32。因為氧化過程中存在鳥嘴效應，所以發生氧化的這一部分外延層41并非正對著側墻下方，而是向側墻內延伸了一部分。去除第二氮化硅側墻51。如圖7所示，在本征基區62的外側選擇性外延形成收集區71。制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發射極和收集極，表面鈍化，封裝后完成晶體管的加工。優選實施例二 如圖1所示，用第一導電類型雜質重摻雜襯底I。在重摻雜后的襯底I上依次淀積重摻雜娃層2、氧化娃介質層3、摻雜多晶娃層4和氮化娃層5。其中,摻雜多晶硅層4中原位摻雜引入雜質。如圖2所不,利用光刻刻蝕工藝去處部分氮化娃層5、摻雜多晶娃層4、氧化娃介質層3和重摻雜硅層2，形成發射區臺面。保留的摻雜多晶硅層4形成外基區24，保留的氧化硅介質層3形成發射區介質層23，保留的重摻雜硅層2形成發射區22。如圖3所示，在外基區24、發射區介質層23、發射區22和保留的氮化硅層5外側形成第一氮化硅側墻31。然后以第一氮化硅側墻31為掩蔽在裸露的襯底I上氧化形成第一襯底介質層32。如圖4所示，去除第一氮化硅側墻31和外基區24上方的氮化硅層5，外延生長第二摻雜類型的外延層41。外延層在重摻雜硅層側面形成單晶層、在氧化硅介質層側面上形成多晶層、在第一襯底介質層上形成多晶層、在多晶外基區側面和上面形成多晶層。生長外延層41的方法為圖形外延，外延層41為一層由硅、鍺硅層和鍺硅碳形成的組合層。如圖5所示，在外延層41的外側形成第二氮化硅側墻51。如圖6所示，采用高壓氧化工藝將暴露在第二氮化硅側墻51之外的外延層41氧化形成基區介質層61和第二襯底介質層63,被第二氮化娃側墻51覆蓋的外延層41形成本征基區62。第二襯底介質層63的效果為加厚了第一襯底介質層32。因為氧化過程中存在鳥嘴效應，所以發生氧化的這一部分外延層41并非正對著側墻下方，而是向側墻內延伸了一部分。去除第二氮化硅側墻51。如圖7所示，在本征基區62的外側圖形外延后進行平坦化工藝，形成收集區71。制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發射極和收集極，表面鈍化，封裝后完成晶體管的加工。以上，僅為本發明的較佳實施例，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種側向雙極晶體管，其特征在于，所述晶體管包括第一導電類型的發射區，位于所述發射區側面的本征基區，位于所述本征基區側面的收集區，位于所述發射區上方的發射極介質層，位于所述發射極介質層上方的外基區，位于外基區上方的基區介質層，位于襯底上方的襯底介質層；所述襯底介質層環繞所述發射區并延伸進入發射區；所述本征基區位于基區介質層的下方，且位于襯底介質層的上方；所述收集區位于襯底介質層的上方。
2.根據權利要求1所述的側向雙極晶體管，其特征在于，所述本征基區的材料為硅、鍺娃、鍺娃碳或上述三者的組合物。
3.根據權利要求1所述的側向雙極晶體管，其特征在于，所述襯底介質層的材料為氧化硅。
4.一種側向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 4.1用第一導電類型雜質摻雜襯底，在襯底上依次形成重摻雜娃層、氧化娃介質層、摻雜多晶硅層和氮化硅層； 4.2光刻刻蝕去除部分氮化娃層、摻雜多晶娃層、氧化娃介質層和重摻雜娃層，形成發射區臺面；保留的摻雜多晶硅層、氧化硅介質層和重摻雜硅層分別形成外基區、發射區介質層和發射區； 4.3在外基區、發射區介質層、發射區和保留的氮化硅層外側形成第一氮化硅側墻；然后以第一氮化娃側墻為掩蔽在裸露的襯底上氧化形成第一襯底介質層； 4.4去除第一氮化硅側墻和外基區上方的氮化硅層；圖形外延生長第二摻雜類型的外延層，所述外延層在重摻雜硅層側面形成單晶層、在氧化硅介質層側面上形成多晶層、在第一襯底介質層上形成多晶層、在多晶外基區側面和上面形成多晶層； 4.5在所述外延層的外側形成第二氮化硅側墻； 4.6將暴露在第二氮化硅側墻之外的外延層氧化形成基區介質層和第二襯底介質層，被第二氮化硅側墻覆蓋的外延層形成本征基區；去除第二氮化硅側墻； 4.7在所述本征基區外側形成收集區； 4.8制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發射極和收集極，表面鈍化。
5.根據權利要求4所述的側向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.1中摻雜多晶硅層中雜質的引入為注入或者原位摻雜。
6.根據權利要求4所述的側向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.4中生長外延層的方法為圖形外延一層硅層、或鍺硅層、或鍺硅碳層、或上述三者的組合層。
7.根據權利要求4所述的側向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.6中形成基區介質層的工藝為氧化工藝或高壓氧化工藝。
8.根據權利要求4所述的側向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.7中形成收集區的方法為 選擇性外延形成收集區；或， 圖形外延后進行平坦化工藝，形成收集區。
全文摘要
本發明公開一種側向雙極晶體管及其制備方法，為解決現有器件中收集區面積過大的缺陷而設計。本發明側向雙極晶體管包括發射區、本征基區、收集區、發射極介質層、外基區、基區介質層和襯底介質層。襯底介質層環繞發射區并延伸進入發射區。本征基區位于基區介質層的下方，且位于襯底介質層的上方。收集區位于襯底介質層的上方。本發明側向雙極晶體管的制備方法實現了本發明側向雙極晶體管。本發明側向雙極晶體管有效地減小了收集區的面積，降低了器件的收集區寄生電容，有助于減少輻照對于器件的影響。本發明側向雙極晶體管的制備方法工藝步驟簡明，對設備等技術條件要求低，適于大規模的產線生產。
文檔編號H01L21/331GK103000676SQ20121053547
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者王玉東, 付軍, 崔杰, 趙悅, 張偉, 劉志弘, 吳正立, 李高慶 申請人:清華大學