自对准单层多晶硅发射区工艺的基本步骤

图6.12显示如何应用n+多晶硅，形成与本征基区及非本征基区相互精确对准的npn晶体管发射区。图6.12中只显示了晶体管剖面的主要部分。在隐埋层、外延、隔离和本征基区掺杂后，关键晶体管区域可以用自对准多晶硅工艺形成，其主要原理及工艺步骤如下：

（1）硅片表面淀积一层多晶硅薄膜，并进行高浓度砷离子注入掺杂。

（2）通过一次光刻工艺界定发射区，并应用反应离子刻蚀工艺把发射区以外的多晶硅刻蚀去除，随后以适当能量与剂量的硼离子注入，形成浓度较高的非本征基区掺杂，通过高温退火，一方面使非本征基区硼原子激活，另一方面多晶硅中的砷杂质扩散形成n+发射结。而且自多晶硅/单晶硅界面计算的发射结深，可以控制在10nm 量级。

（3）淀积适当厚度的 SiO2薄膜后，通过反应离子刻蚀工艺去除平坦区域的SiO2层，在多晶硅发射极线条两侧形成介质边墙，然后再次注入硼离子，进一步增强非本征基区接触区的空穴浓度，降低基区接触电阻。这里有两点值得注意：①由于第二次硼离子注入为边墙介质所掩蔽，使发射区相邻区域的非本征基区杂质浓度不致过高，以避免产生过大的EB 结寄生电容；②虽然前后两次非本征基区掺杂的硼离子也都注入到发射区上的多晶硅薄膜中，但它们的剂量远低于砷离子注入，不会明显影响n+多晶硅及由其扩散形成的发射区掺杂浓度。

（4）应用与CMOS工艺中相类似的自对准金属硅化物工艺，经过金属淀积、快速退火及选择腐蚀等多个工艺步骤，在非本征基区和发射区等区域形成金属硅化物接触层。最后完成金属互连工艺。

以上介绍说明，在双极型器件技术中，可以应用MOS器件制造工艺中的多种成功技术。除了多晶硅薄膜工艺，为形成自对准器件结构，还应用了介质边墙掩蔽技术。通过高掺杂多晶硅薄膜扩散形成发射区的工艺，不仅具有自对准特点，还可避免高剂量离子注入损伤，有利于改善晶体管性能。