专利名称：双极晶体管的表面钝化结构及其制造方法
双极晶体管的表面钝化结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域中的双极晶体管，尤其涉及一种双极晶体管的表面 钝化结构及其制造方法。
背景技术：
目前，通常采用半绝缘多晶娃(Semi-I腹lating Polycrystalline Silicon, SIPOS)作双极晶体管(Bipolar Junction Transistor, BJT )产品表面的钝化结 构。传统的双极晶体管的SIPOS层直接与发射区(Emitter)和基区(Base)的 硅片表面接触，由于SIPOS膜层的微导电性，导致双极晶体管的发射区和基区 之间有复合漏电，造成双极晶体管的小电流放大倍数偏小,放大倍数线性不良。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种双极晶体管的表面钝化结构，能有效消除采用 半绝缘掺氧多晶硅钝化的双极晶体管的发射区和基区之间的复合漏电，显著改 善小电流的放大倍数及该放大倍数的线性。
为此，还要提供一种双极晶体管的表面钝化结构的制造方法。
一种双极晶体管的表面钝化结构，包括SIPOS层、铝层、氮化硅层，所述 铝层的部分区域通过铝布线光刻去除后生长成氮化硅层，还包括二氧化硅层， 该二氧化硅层位于该双极晶体管的基区和发射区交界区域的硅片表面，在该二 氧化硅层上依次为所述SIPOS层、铝层、氮化硅层。
所述二氧化硅层的厚度应考虑后续的铝层覆盖问题，其厚度小于或等于 15000埃，优选的，所述二氧化硅层的厚度为5000 ~ 8000埃。
所述SIPOS层的厚度为4000 ~ 7000埃，根据击穿电压的值，对600 ~ U00V 产品，所述SIPOS层的厚度优选为5000埃。
所述SIPOS层的含氧量为15 ~ 30%。
本发明双极晶体管的表面钝化结构的制造方法，包括如下步骤
(1) 在磷主扩的过程中生长二氧化硅层；
(2) 通过光刻和刻蚀去除二氧化硅层，并保留位于基区和发射区交界区域的二氧化硅层；
(3 )在保留的二氧化硅层上及终端区的硅片上生长SIPOS层；
(4)蒸发沉积金属铝层，并对该铝层的部分区域通过铝布线光刻去除；
(5 )生长氮化硅层。
所述基区和发射区交界区域保留的二氧化硅层的厚度小于或等于15000埃。 所述步骤(3)中，保留的二氧化硅层上生长的SIPOS层的厚度为4000~ 7000埃，优选的，该SIPOS层的厚度为5000埃。 所述步骤(3 )的SIPOS层的含氧量为15 ~ 30%。
在本发明中，术语"终端区"指双极型晶体管的基区至芯片边界的区域。 本发明双极晶体管的表面钝化结构及其制造方法，能使双极晶体管对小电 流的放大倍数显著增加，且放大倍it的线性得到明显改善。
图1是本发明一较佳实施方式的双极晶体管的表面钝化结构示意图； 图2是采用本发明一较佳实施方式的表面钝化结构的双极晶体管的放大倍 数曲线图。
具体实施方式
下面结合附图作进一步详细的说明。
如图1所示， 一种双极晶体管的表面钝化结构，包括SIPOS层、铝层、氮 化硅层，该铝层的部分区域通过铝布线光刻去除后生长成氮化硅层，该双极晶 体管的表面钝化结构还包括二氧化硅层，该二氧化硅层位于基区和发射区交界 区域的硅片表面，在该二氧化硅层上依次设有SIPOS层、铝层、氮化硅层。基 区指双极晶体管进行掺杂的区域。二氧化硅层的厚度小于或等于15000埃，因 为二氧化硅层的厚度如果太厚，超过15000埃，会造成台阶，给后续的步骤带 来不良影响，经多次实验得出，二氧化硅层的厚度优选5000-8000埃。SIPOS 层的厚度为4000 ~ 7000埃，优选为5000埃。
由于双极晶体管的表面钝化结构中，与基区和发射区交界区域的硅片表面 直接接触的钝化膜是二氧化硅层，而不是SIPOS层，二氧化硅层为绝缘膜，而 SIPOS层为半绝缘膜，因此，由二氧化硅层直接与基区和发射区交界区域的硅片表面接触，可有效防止发射区和基区之间的复合漏电，从而使输入晶体管的 小电流的放大倍数显著增加，且该放大倍数的线性良好。在该二氧化硅层上沉
积覆盖的SIPOS层，能对外加电场起到屏蔽作用，有效提高pn结的击穿电压。 在铝层上沉积覆盖的氮化硅层，可防止水或杂质离子到达珪表面。
双极晶体管的表面钝化结构中，基区和发射区交界区域的二氧化硅层上设 有的SIPOS层的厚度根据电压的要求而定，对于集电极-基极击穿电压(BVcbo) 在1200V以内的产品，其SIPOS层的厚度优选为5000埃。SIPOS层的含氧量 对于形成高质量的表面钝化结构很关键，因为SIPOS层的含氧量偏高将接近 Si02，而偏低则趋向于多晶硅，本实施例中SIPOS层的含氧量为15~30%。
一种双极晶体管的表面钝化结构的制造方法，包括如下步骤
(1) 在磷主扩的过程中生长二氧化硅层，所述磷主扩之前还可包括先前的 一次氧化、硼退火、硼主扩、磷预扩等工步。
(2) 通过光刻和刻蚀去除二氧化硅层，同时保留位于基区和发射区交界区 域的二氧化硅层，并根据产品的要求光刻出引线接触孔，该基区和发射区交界 区域保留的二氧化硅层的厚度小于或等于15000埃。
(3 )在保留的二氧化硅层上及终端区的硅片上生长SIPOS层，并根据产品 的要求光刻出引线接触孔，该生长在二氧化硅层上的SIPOS层的厚度为4000 ~ 7000埃，优选的，该SIPOS层的厚度为5000埃；该生长在终端区的^f圭片上的 SIPOS层的厚度为保留的二氧化硅层厚度与该二氧化硅层上SIPOS层的厚度之 和；SIPOS层的含氧量为15 ~ 30%，该SIPOS层通过常规的化学气相沉积工艺 生长而成；上述终端区为双极型晶体管的基区至芯片边界的区域(见图1)。
(4) 采用常规的电子蒸发工艺蒸发沉积金属铝层，并对该铝层的部分区域 通过铝布线光刻去除，该铝层的厚度通常为30000 ~ 50000埃；
(5) 采用常规的化学气相沉积工艺生长氮化硅层，该氮化硅层的厚度通常 为3000 ~ 5000埃。
本发明表面钝化结构的制造方法的步骤(3 )中，生长SIPOS层的化学气相 沉积反应，是由反应物珪烷(SiH4 )和N20,在其流量比(SiH4: N20)为1.5 ~ 2，反应温度为640~650°C，压强为200~300毫托的条件下进行反应，该压强 由真空机械泵控制。
采用上述表面钝化结构的双极晶体管，可有效消除采用半绝缘多晶硅钝化的双极晶体管的发射区和基区之间的复合漏电，显著改善小电流的放大倍数及
该放大倍数的线性，使放大倍数(hFE)不小于要求的某一特定值，例如，可以 使常温(T=300K)、 Vce=5V、 Ic=lmA条件下的放大倍数(hFE)下限值达到8 的要求。使用上述表面钝化结构的双极晶体管，能得到如图2所示的;^文大倍数 曲线图，在图2中，曲线l、 2分别代表在125。C、 25。C两个不同温度下的值。 按双极晶体管的特性，不同温度下的放大倍数会因载流子运动速度的不同而有 差异。
以上所述具体实施方式
较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明 专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离 本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1. 一种双极晶体管的表面钝化结构，包括SIPOS层、铝层、氮化硅层，所述铝层的部分区域通过铝布线光刻去除后生长成氮化硅层，其特征在于，还包括二氧化硅层，该二氧化硅层位于该双极晶体管的基区和发射区交界区域的硅片表面，在该二氧化硅层上依次为所述SIPOS层、铝层、氮化硅层。
2. 根据权利要求1所述的表面钝化结构，其特征在于，所述二氧化硅层的 厚度小于或等于15000埃。
3. 根据权利要求2所述的表面钝化结构，其特征在于，所述二氧化硅层的 厚度为5000 ~ 8000埃。
4. 根据权利要求1所述的表面钝化结构，其特征在于，所述SIPOS层的厚 度为4000 ~ 7000埃，该SIPOS层的含氧量为15 ~ 30%。
5. 根据权利要求4所述的表面钝化结构，其特征在于，所述SIPOS层的厚 度为5000埃。
6. —种双极晶体管的表面钝化结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤(1) 在磷主扩的过程中生长二氧化硅层；(2) 通过光刻和刻蚀去除二氧化硅层，并保留位于基区和发射区交界区域 的二氧化硅层；(3 )在保留的二氧化硅层上及终端区的硅片上生长SIPOS层；(4) 蒸发沉积金属铝层，并对该铝层的部分区域通过铝布线光刻去除；(5) 生长氮化硅层。
7. 根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述基区和发射区交界 区域保留的二氧化硅层的厚度小于或等于15000埃。
8. 根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中，保留 的二氧化硅层上生长的SIPOS层的厚度为4000 ~ 7000埃。
9. 根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述保留的二氧化硅层 上生长的SIPOS层的厚度为5000埃。
10. 根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(3 )的SIPOS 层的含氧量为15~30%。
全文摘要
本发明公开了一种双极晶体管的表面钝化结构，包括SIPOS层、铝层、氮化硅层，所述铝层的部分区域通过铝布线光刻去除后生长成氮化硅层，还包括二氧化硅层，该二氧化硅层位于该双极晶体管的基区和发射区交界区域的硅片表面，在该二氧化硅层上依次为所述SIPOS层、铝层、氮化硅层。本发明还公开了一种双极晶体管的表面钝化结构的制造方法。本发明能使双极晶体管对小电流的放大倍数显著增加，且该放大倍数的线性得到明显改善。
文档编号H01L29/66GK101521223SQ20081021738
公开日2009年9月2日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者汪德文 申请人:深圳深爱半导体有限公司