雙極型晶體管的基區形成方法
【專利摘要】本發明提供了一種雙極型晶體管的基區形成方法。該方法包括：將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中；對半導體晶圓進行高溫處理期間，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行旋轉處理，以形成雙極型晶體管的基區。該方法使雙極型晶體管在設定區域形成的基區的結深均勻，保證了雙極型晶體管的參數一致性，有效提高了雙極型晶體管的制造精度。
【專利說明】
雙極型晶體管的基區形成方法
技術領域
[0001]本發明實施例涉及半導體器件制造技術領域，尤其涉及一種雙極型晶體管的基區形成方法。
【背景技術】
[0002]晶體管包括雙極型晶體管和場效應晶體管，其中雙極型晶體管由集電區、基區和發射區構成。按照其導電類型，可以把雙極型晶體管分為NPN晶體管和PNP晶體管。
[0003]以NPN晶體管為例對現有技術中在半導體晶圓上制造雙極型晶體管的工藝進行說明。圖1為NPN晶體管的尚]面結構不意圖。如圖1所不，NPN晶體管包括:N型襯底的集電區l、p型基區2以及N型發射區3。在對NPN晶體管進行制造時，首先采用氧化、光刻、離子注入工藝在N型襯底的設定區域形成P型離子注入摻雜區，采用退火工藝，使P型離子注入摻雜區中的雜質元素熱擴散，形成P型基區2，P型基區的深度為P型基區的結深。然后再次采用氧化、光刻、離子注入工藝在P型基區2的設定區域形成N型多晶硅，采用快速熱處理工藝，使得N型多晶硅中的雜質元素熱擴散至P型基區2表層中，形成N型發射區3，N型發射區3的深度為N型發射區的結深。PNP晶體管的制造工藝與NPN晶體管的制造工藝相似。
[0004]現有技術中，在雙極型晶體管集電區的設定區域形成離子注入摻雜區后，進行退火工藝時，將半導體晶圓放置在高溫加熱的圓管形的爐管中。由于爐管內部存在溫度不均的現象，導致了半導體晶圓上設定區域不同位置的基區的結深存在較大差異，嚴重影響雙極型晶體管的參數一致性，使雙極型晶體管的制造精度降低。
【發明內容】
[0005]本發明實施例提供一種雙極型晶體管的基區形成方法。該方法使雙極型晶體管在設定區域形成的基區的結深均勻，保證了雙極型晶體管的參數一致性，有效提高了雙極型晶體管的制造精度。
[0006]本發明實施例提供一種雙極型晶體管的基區形成方法，包括:
[0007]將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中；
[0008]對所述半導體晶圓進行高溫處理期間，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理，以形成所述雙極型晶體管的基區。
[0009]進一步地，如上所述的方法，所述對所述半導體晶圓進行高溫處理期間，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理具體包括:
[0010]在預設高溫處理時間內，采用同一溫度對所述半導體晶圓進行高溫處理的同時，按照預設轉速，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理。
[0011]進一步地，如上所述的方法，所述對所述半導體晶圓進行高溫處理期間，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理具體包括:
[0012]在預設高溫處理時間內，對所述半導體晶圓進行多次高溫處理，并在相鄰的高溫處理間隔，以所述半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對所述半導體晶圓進行旋轉處理。
[0013]進一步地，如上所述的方法，每次旋轉處理的預設角度相同，所述每次旋轉處理的旋轉方向相同。
[0014]進一步地，如上所述的方法，每次高溫處理的溫度范圍為750-900攝氏度，每次高溫處理的時間范圍為10-120分鐘。
[0015]進一步地，如上所述的方法，所述每次高溫處理的溫度相同，所述每次高溫處理的時間相同。
[0016]進一步地，如上所述的方法，所述高溫處理的次數為4次，每次旋轉處理的所述預設角度為90度。
[0017]本發明實施例提供一種雙極型晶體管的基區形成方法，通過將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中；對半導體晶圓進行高溫處理期間，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行旋轉處理，以形成雙極型晶體管的基區。使雙極型晶體管在設定區域形成的基區的結深均勻，保證了雙極型晶體管的參數一致性，有效提尚了雙極型晶體管的制造精度。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為NPN晶體管的剖面結構示意圖；
[0020]圖2為本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例一的流程圖；
[0021]圖3為本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例二的流程圖；
[0022]圖4為本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例三的流程圖；
[0023]圖5為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第一次高溫處理后的結構示意圖；
[0024]圖6為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第一次旋轉處理和第二次高溫處理后的結構示意圖；
[0025]圖7為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第二次旋轉處理和第三次高溫處理后的結構示意圖；
[0026]圖8為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第三次旋轉處理和第四次高溫處理后的結構示意圖。
[0027]符號說明:
[0028]1-N型襯底的集電區 2-P型基區 3-N型發射區
[0029]4-半導體晶圓5-爐管
【具體實施方式】
[0030]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]圖2為本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例一的流程圖，如圖2所示，該方法包括:
[0032]步驟201，將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中。
[0033]本實施例中，雙極型晶體管可以為NPN晶體管，也可以為PNP晶體管，本實施例中不做限定。爐管為能進行高溫加熱的圓管形裝置。
[0034]具體地，當雙極型晶體管為NPN晶體管時，如圖1所示，NPN晶體管的集電區為N型襯底的集電區，在N型襯底的集電區的設定區域形成的離子注入摻雜區為P型離子注入摻雜區，具體的雜質元素為三族元素，可以為硼、鋁、鎵等。當雙極型晶體管為PNP晶體管時，PNP晶體管的集電區為P型襯底的集電區，在P型襯底的集電區的設定區域形成的離子注入摻雜區為N型離子注入摻雜區，具體的雜質元素為五族元素，可以為磷、砷、銻等。
[0035]其中，設定區域為在集電區表面中間位置區域，可以為矩形區域，也可以為其它形狀的區域，本實施例中不做限定。
[0036]本實施例中，將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中時，使爐管的中心軸線與半導體晶圓的圓心重合，以進行高溫處理，使離子注入摻雜區的雜質元素被激活并進行熱擴散。
[0037]本實施例中，在將半導體晶圓放入爐管中時，可以通過支撐裝置將半導體晶圓放置在爐管中，也可以通過夾持裝置將半導體晶圓放置在爐管中，本實施例中不做限定。其中，在將半導體晶圓放置在爐管中后，半導體晶圓可通過制動機構或其他機構相對于爐壁進行旋轉。
[0038]本實施例中，將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中前，需對集電區進行氧化、光刻等處理，對此本實施例中不再一一贅述。
[0039]步驟202，對半導體晶圓進行高溫處理期間，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行旋轉處理，以形成雙極型晶體管的基區。
[0040]本實施例中，在將半導體晶片放到爐管中后，對半導體晶片進行高溫處理。其中，半導體晶圓高溫處理期間是指將半導體放入爐管開始進行高溫處理到徹底結束高溫處理的時間。
[0041]本實施例中，在對半導體晶圓進行高溫處理期間，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行旋轉處理，具體是在高溫處理期間的整個過程中不斷地進行旋轉，還是在高溫處理期間的某個時間段進行旋轉，其他時間段與爐管保持相對靜止，本實施例中不做限定。
[0042]本實施例中，對半導體晶圓進行高溫處理的溫度預先設定，例如可以為900攝氏度，也可以為其他溫度，本實施例中不做限定。
[0043]本實施例中，對半導體晶圓進行高溫處理的時間預先設定，例如可以為90分鐘，也可以為其他時間，本實施例中不做限定。
[0044]本實施例中，通過將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中；對半導體晶圓進行高溫處理期間，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行旋轉處理，以形成雙極型晶體管的基區。在爐壁的內部溫度分布相對不均勻的情況下，可使半導體晶圓各個區域受熱均勻，離子注入摻雜區的雜質元素熱擴散到集電區表面設定區域形成的基區結深均勻，進而保證了雙極型晶體管的參數一致性，有效提高了雙極型晶體管的制造精度。
[0045]圖3為本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例二的流程圖，如圖3所示，該方法包括:
[0046]步驟301，將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中。
[0047]本實施例中，步驟301與本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例一的步驟201相同，在此不再贅述。
[0048]步驟302，在預設高溫處理時間內，采用同一溫度對半導體晶圓進行高溫處理的同時，按照預設轉速，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行旋轉處理。
[0049]其中，預設高溫處理的時間為預先設定的將半導體放入爐管開始進行高溫處理到徹底結束高溫處理的時間。例如可以為90分鐘，也可以為其他時間，本實施例中不做限定。
[0050]本實施例中，在將半導體晶片放入爐管中后，在預設高溫處理時間內，采用同一溫度對半導體晶圓進行高溫處理，其中的高溫處理的溫度可預先設定，例如可以為900攝氏度，也可以為其他溫度，本實施例中不做限定。
[0051]具體地，在對半導體晶圓進行高溫處理的同時，將半導體晶圓通過制動機構或其他機構按照預設的轉速，以半導體晶圓的圓心為中心對半導體晶圓進行不間斷地旋轉處理。
[0052]其中預設的轉速可設置為高速旋轉，也可以為低速旋轉，本實施例中不做限定。
[0053]本實施例中，雖然采用同一溫度對半導體晶圓進行高溫處理，由于在爐壁內部的溫度分布相對不均勻，如有的部位溫度為899攝氏度，有的部位溫度為901攝氏度，在高溫處理過程中對半導體晶片以半導體晶圓的圓心進行不間斷地旋轉，可使半導體晶圓各個區域受熱均勻，離子注入摻雜區的雜質元素熱擴散到集電區表面設定區域形成的基區結深均勻，進而保證了雙極型晶體管的參數一致性，有效提高了雙極型晶體管的制造精度。
[0054]圖4為本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例三的流程圖，如圖4所示，該方法包括:
[0055]步驟401，將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中。
[0056]本實施例中，步驟401與本發明雙極型晶體管的基區形成方法實施例一的步驟201相同，在此不再贅述。
[0057]步驟402，在預設高溫處理時間內，對半導體晶圓進行多次高溫處理，并在相鄰的高溫處理間隔，以半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對半導體晶圓進行旋轉處理。
[0058]本實施例中，預設高溫處理時間為預先設定的將半導體放入爐管開始進行高溫處理到徹底結束高溫處理的時間。本實施例中，對半導體晶圓進行多次高溫處理，所以預設高溫處理時間為第一次高溫處理的開始時間到最后一次高溫處理的結束時間。
[0059]本實施例中，在預設高溫處理時間內，對半導體晶圓進行高溫處理的次數不做限定。
[0060]具體地，圖5為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第一次高溫處理后的結構示意圖，圖6為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第一次旋轉處理和第二次高溫處理后的結構示意圖，圖7為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第二次旋轉處理和第三次高溫處理后的結構示意圖，圖8為本發明實施例三提供的雙極型晶體管的基區形成方法第三次旋轉處理和第四次高溫處理后的結構示意圖。如圖5所示，本實施例中，在將半導體晶圓4放置在爐管5中后，對半導體晶圓4進行第一次高溫處理。如圖6所示，在結束第一次高溫處理后，以半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對半導體晶圓進行第一次旋轉處理。在第一次旋轉處理后，對放置在爐管中的半導體晶圓進行第二次高溫處理。如圖7所示，在結束第二次高溫處理后，以半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對半導體晶圓進行第二次旋轉處理。在第二次旋轉處理后，對放置在爐管中的半導體晶圓進行第三次高溫處理。如圖8所示，在結束第三次高溫處理后，以半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對半導體晶圓進行第三次旋轉處理，在第三次旋轉處理后，對放置在爐管中的半導體晶圓進行第四次高溫處理。以此類推，直到達到預設高溫處理時間，結束最后一次高溫處理后，形成雙極型晶體管的基區。
[0061]本實施例中，圖5，圖6，圖7和圖8所示的結構示意圖，并非對本實施例中的高溫處理的次數，預設旋轉角度和旋轉方向的限定。
[0062]本實施例中，將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中；在預設高溫處理時間內，對半導體晶圓進行多次高溫處理，并在相鄰的高溫處理間隔，以半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對半導體晶圓進行旋轉處理，能夠使雙極型晶體管在設定區域形成的基區的結深均勻，保證了雙極型晶體管的參數一致性，有效提高雙極型晶體管的制造精度。并且使雙極型晶體管的制造工藝簡單。
[0063]進一步地，如圖5，圖6，圖7和圖8所示，本實施例中，在每次高溫處理結束后，對半導體晶圓進行旋轉處理時，每次旋轉處理的預設角度相同。例如每次旋轉處理的預設角度為60度，也可以為其他預設角度，例如圖6，圖7和圖8中的預設角度為90度。對此本實施例中不做限定。
[0064]進一步地，如圖5，圖6，圖7和圖8所示，本實施例中，在每次高溫處理結束后，對半導體晶圓進行旋轉處理時，每次旋轉方向相同。例如每次旋轉方向都為順時針方向或每次旋轉方向都為逆時針方向。在圖6，圖7和圖8所示的旋轉處理的旋轉方向為順時針方向。
[0065]進一步地，本實施例中，每次高溫處理的溫度范圍為750-900攝氏度，優選地，本實施例中，每次高溫處理的溫度相同，例如每次高溫處理的溫度都為800攝氏度，也可以為溫度范圍里的其他溫度，對此本實施例中不做限定。
[0066]進一步地，本實施例中，每次高溫處理的時間范圍為10-120分鐘，優選地，本實施例中，每次高溫處理的時間相同，例如每次高溫處理的時間都為100分鐘，也可以為高溫處理的時間范圍里的其他時間，本實施例中不做限定。
[0067]本實施例中，對半導體晶圓進行旋轉處理時，每次旋轉處理的預設角度相同，并且每次旋轉方向相同，并且每次高溫處理的溫度相同，每次高溫處理的時間相同，能夠使半導體晶圓的各個區域受熱更均勻，以使離子注入摻雜區的雜質元素熱擴散到集電區表面設定區域置形成的基區結深更均勻。
[0068]優選地，如圖5，圖6，圖7和圖8所示，本實施例中，對半導體晶圓進行高溫處理的次數為4次，每次旋轉處理的預設角度為90度。則在預設的高溫處理時間內，對半導體晶圓旋轉處理的次數為3次。
[0069]本實施例中，對半導體晶圓進行高溫處理的次數為4次，每次旋轉處理的所述預設角度為90度，能夠使離子注入摻雜區的雜質元素熱擴散到集電區表面設定區域形成的基區結深更均勻的同時，有效減少資源損耗。
[0070]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種雙極型晶體管的基區形成方法，其特征在于，包括: 將在集電區的設定區域形成離子注入摻雜區的半導體晶圓放入爐管中； 對所述半導體晶圓進行高溫處理期間，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理，以形成所述雙極型晶體管的基區。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述半導體晶圓進行高溫處理期間，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理具體包括: 在預設高溫處理時間內，采用同一溫度對所述半導體晶圓進行高溫處理的同時，按照預設轉速，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述半導體晶圓進行高溫處理期間，以所述半導體晶圓的圓心為中心對所述半導體晶圓進行旋轉處理具體包括: 在預設高溫處理時間內，對所述半導體晶圓進行多次高溫處理，并在相鄰的高溫處理間隔，以所述半導體晶圓的圓心為中心，按預設角度對所述半導體晶圓進行旋轉處理。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，每次旋轉處理的預設角度相同，所述每次旋轉處理的旋轉方向相同。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，每次高溫處理的溫度范圍為750-900攝氏度，每次高溫處理的時間范圍為10-120分鐘。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述每次高溫處理的溫度相同，所述每次高溫處理的時間相同。7.根據權利要求3-6任一項所述的方法，其特征在于，所述高溫處理的次數為4次，每次旋轉處理的所述預設角度為90度。
【文檔編號】H01L21/02GK106033723SQ201510118272
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月18日
【發明人】潘光燃, 文燕, 高振杰, 馬萬里, 石金成
【申請人】北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司