一种双极与P沟自对准JFET管兼容工艺

摘要

本发明涉及一种双极与P沟自对准JFET管兼容工艺，通过其中栅区预氧化、沟道区注硼、栅区注磷、以及退火工艺，实现一种用于双极与栅自对准P沟JEFT管兼容的集成放大器制造方法。克服了现有的非自对准栅形成的栅源/漏交叠寄生电容大，源端电阻和漂移区长度都偏大，器件取决于沟道区及漂移区的图形尺寸与掺杂浓度等缺陷。本发明的栅自对准结构的P沟JEFT管工艺具有如下优点：（1）实现了栅区与源/漏区自对准，减小了栅源/漏交叠寄生电容及源端电阻和漏端的漂移区长度。（2）栅自对准结构P沟JEFT管输出动态电阻大、跨导与夹断电压一致性好，失调与漏电流小。

主权项

一种双极与P沟自对准JFET管兼容工艺，包括以下步骤：【1】、埋层氧化：在基片（1）上生长一层二氧化硅埋层（2）；【2】、埋层光刻：在埋层（2）上光刻N+区图形（3）；【3】、埋层砷注入：在N+区图形（3）中，利用离子注入技术注入砷埋层（4），砷注入剂量为5E15/cm²的砷杂质，注入能量为70Kev；【4】、砷埋层退火：退火后形成埋层砷氧化层（5），具体退火步骤如下：在氧化扩散炉中，温度为800℃～1180℃～800℃条件下，气体时间与模式为：在800℃时通入50min的N₂及O₂，升温至1180℃并保持稳定，1180℃时依次通入20minN₂、5minO₂、400minN₂、30minO₂，最后通入N₂降温至800℃，使注入的砷杂质再分布到一定的结深，砷埋层砷4的方块电阻小于18Ω/方块，氧化层厚度为230±10nm；【5】、P+区光刻 ：在基片上两侧对称位置，通过光刻工艺分别光刻出P+区（6）的图形； 【6】、P+埋层区注硼：在P+区利用离子注入技术形成P+埋层（8）,注入剂量为3.4E14/cm²的硼杂质，注入能量为60Kev；【7】、下隔离退火：将基片退火，在P+埋层（8）上形成氧化层（7），退火条件为：在氧化扩散炉温度为920℃～1150℃～920℃条件下，气体时间与模式为：在920℃时依次通入30分O₂、30分N₂及O₂，升温并1150℃保持稳定，在1150℃时依次通入10minO₂、40minN₂、10minO₂、10min湿O₂、10minO₂，最后通入N₂降温至800℃，使注入的硼杂质再分布到一定的结深； 【8】、外延：利用HCL抛光腐蚀基片硅50～100nm，把上面的氧化层去掉，然后在外延炉中有氢气以及氯化氢气体的条件下，生长一层单晶硅外延层（9），生长参数为ρ：3.2～3.8Ω.cm；w：12.5～13.5μm；【9】、隔离氧化：在外延层（9）上生长一层氧化层（10），隔离氧化工艺采用的条件为：在炉温为1100±1℃条件下，气体时间与模式为：依次通入10minO₂、140min湿O₂、10minO₂，生长一层1000±50nm的氧化层（10）；【10】、隔离区硼预涂：通过光刻工艺制作隔离区（11）图形与P+埋层（8）对准，隔离区（11）在炉温为920℃～1020℃～920℃的条件下，气体时间与模式为：920℃时通入35min N₂升温至1020℃，通入26min N₂并降温至20℃，将硼源扩散到隔离区（11）表面，形成一定结深分布的硼预涂层（12）与P+埋层（8）对准，硼预涂层（12）的方块电阻为(16～18)Ω/方块；【11】、隔离主扩：将硼预涂完的基片取出马上送入主扩炉内进行升温扩散，条件为：800℃～1180℃～800℃条件下，气体时间与模式为：800℃时，通入50分钟O₂升温至1180℃并保持稳定，在1180℃时依次通入10minO₂、180minN₂、20minO₂，最后通入N₂并降温至800℃，使硼预涂层（12）的硼杂质在隔离槽内向下扩散与P+埋层（8）相连接，从而使 N‑外延层割为独立的隔离岛，实现器件与器件之间的PN结隔离；【12】、基区光刻：在基片中间，利用光刻技术形成沟道区（13）图形，并将需要注入的区域氧化层腐蚀干净；【13】、基区硼注入：在基片中间的沟道区（13）中，利用离子注入技术注入基区硼（14）,注入剂量为7E12/cm²的硼杂质,注入能量为80Kev；【14】、基区主扩：在基区硼（14）上面生长氧化层（10），在氧化扩散炉温度为920℃～1100℃～920℃条件下，气体时间与模式为：920℃时通入10minO₂，并升温至1100℃，在1100℃时依次通入40minTCA及O₂、10min O₂、25minN₂，最后通入 N₂降温至920℃，使注入的硼杂质再分布扩散，形成一定深度的基区硼（14）；【15】、发射区光刻：在基区硼（14）的两侧，利用光刻技术形成发射区（15）图形，并将该区域的氧化层腐蚀干净；【16】、发射区注磷：在发射区（15）中，利用离子注入技术注入发射区磷（16）,注入剂量为1E16/cm²的P31＋杂质,注入能量为60Kev；【17】、发射区主扩：在氧化扩散炉炉温为1100±1℃条件下，气体时间与模式为：依次通入5min O₂、23minTCA及 O₂、5min O₂；在N+发射区磷16上生长100±10nm的热氧化层（10）将发射层磷（16）覆盖；【18】、 沟道区光刻：在基片中间，利用光刻技术形成沟道区（17）图形；【19】、栅区预氧化：利用热氧化工艺条件生长氧化层,用做沟道区和栅区注入的掩蔽层；【20】、沟道区注硼：在沟道区（17）中，利用离子注入技术注入沟道硼杂质层（18），使硼杂质层（18）与基区硼（14）相连，硼杂质注入剂量为7E12/cm²，注入能量为80Kev；【21】、沟道区主扩：利用氧化扩散过程，将注入的硼杂质层（18）进行推进扩散， 以及对基片表面损伤晶胞进行修复处理；【22】、栅区注入：利用离子注入技术, 在硼杂质层（18）上注入磷杂质（19）；【23】、栅区退火：利用氧化扩散过程，将注入的磷杂质（19）进行推进扩散，在磷杂质（19）上形成氧化层（10），以及对硅片表面损伤晶胞进行修复处理；【24】、沉积氮化硅：在基片的氧化层（10）上淀积一层35～40nm的氮化硅薄膜掩蔽层（20）；【25】、退火：利用退火过程对PJFET管以及双极NPN管、PNP管进行优化调试，使其器件参数达到器件设计值；【26】、引线孔光刻：利用光刻技术形成引线孔图形，并将引线孔区域的氧化层腐蚀干净；【27】、溅铝：在基片上溅射一层1.2～1.5μm的纯铝膜，在引线孔中形成铝引线实现电路的自连与互连；【28】、铝光刻：利用光刻工艺，腐蚀掉溅射层纯铝膜的无用部分，即形成铝引线（21）；【29】、合金退火：在500℃氮气下进行合金退火，合金时间30分钟，使铝压点与硅形成良好欧姆接触。