[發明專利]鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件及制造方法

有效

• 申請號: 201110006703.1
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102412274A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 陳帆;陳雄斌
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/417;H01L29/06;H01L29/08;H01L21/331
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件，本發明還涉及該鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件的制造方法。

背景技術

在射頻應用中，需要越來越高的器件特征頻率。在BiCMOS工藝技術中，NPN三極管，特別是鍺硅異質結三極管(HBT)或者鍺硅碳異質結三極管(SiGeC?HBT)則是超高頻器件的很好選擇。并且SiGe工藝基本與硅工藝相兼容，因此鍺硅HBT已經成為超高頻器件的主流之一。在這種背景下，其對輸出器件的要求也相應地提高，比如具有不小于15的電流增益系數和截止頻率。

現有技術中輸出器件能采用垂直型寄生PNP三極管，現有BiCMOS的鍺硅HBT工藝中的垂直寄生型PNP器件的集電極的引出通常先由一形成于淺槽隔離(STI)即淺槽場氧底部的埋層或阱和器件的集電區相接觸并將集電區引出到和集電區相鄰的另一個有源區中、通過在該另一個有源區中形成金屬接觸引出集電極。這樣的做法是由其器件的垂直結構特點所決定的。其缺點是器件面積大，集電極的連接電阻大。由于現有技術中的集電極的引出要通過一和集電區相鄰的另一個有源區來實現、且該另一個有源區和集電區間需要用STI或者其他場氧來隔離，這樣就大大限制了器件尺寸的進一步縮小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件，能用作高速、高增益HBT電路中的輸出器件，為電路提供多一種器件選擇，能有效地縮小器件面積、減小PNP器件的集電極電阻、提高器件的性能；本發明還提供該鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件的制造方法，無須額外的工藝條件，能夠降低生產成本。

為解決上述技術問題，本發明提供的鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件形成于硅襯底上，有源區由淺槽場氧隔離，所述垂直寄生型PNP器件包括：一集電區，由形成于所述有源區中的一P型離子注入區組成，所述集電區的深度大于或等于所述淺槽場氧的底部深度。一贗埋層，由形成于所述集電區兩側的所述淺槽場氧底部的P型離子注入區組成，所述贗埋層橫向延伸進入所述有源區并和所述集電區形成接觸，在所述贗埋層頂部的所述淺槽場氧中形成有深孔接觸，所述深孔接觸和所述贗埋層接觸并引出集電極。一基區，由形成于所述有源區中的一N型離子注入區組成；所述基區位于所述集電區上部并和所述集電區相接觸。一發射區，由形成依次形成于所述基區上的一P型鍺硅外延層和一P型多晶硅組成，所述發射區和所述基區相接觸、所述發射區的橫向尺寸小于所述基區的橫向尺寸，在所述P型多晶硅上形成一金屬接觸，該金屬接觸引出發射極。一N型多晶硅，所述N型多晶硅形成于所述基區上部并和所述基區相接觸，在所述N型多晶硅上形成一金屬接觸，該金屬接觸引出基極。

進一步的改進是，所述集電區的P型離子注入區為CMOS工藝中的P阱，注入雜質為硼，分兩步注入實現：第一步注入劑量為1e11cm^-2～5e13cm^-2、注入能量為100keV～300keV；第二步注入劑量為5e11cm^-2～1e13cm^-2、注入能量為30keV～100keV；所述贗埋層的P型離子注入的工藝條件為：注入劑量為1e14cm^-2～1e16cm^-2、能量為小于15keV、注入雜質為硼或二氟化硼。所述基區的N型離子注入區的摻雜雜質的工藝條件為：注入雜質為磷或者砷、能量條件為100Kev～300Kev、劑量為1e14cm^-2～1e16cm^-2；所述N型多晶硅和鍺硅HBT的發射極多晶硅的工藝條件相同，采用離子注入工藝進行摻雜，摻雜工藝條件為：注入劑量為1e13cm^-2～1e16cm^-2、能量為15keV～200keV、注入雜質為砷或磷。所述發射區的所述P型多晶硅的摻雜雜質的工藝條件和CMOS工藝中的P+注入雜質相同，所述CMOS工藝中的P+注入雜質的P型離子注入工藝條件為：注入劑量為大于1e15cm^-2、注入能量為100keV～200keV、注入雜質為硼或二氟化硼。

為解決上述技術問題，本發明提供的鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP器件的制造方法包括如下步驟：

步驟一、采用刻蝕工藝在硅襯底上形成有源區和淺溝槽。

步驟二、在所述有源區進行N型離子注入形成基區；所述基區的深度小于所述淺溝槽的底部深度。

步驟三、在所述淺溝槽底部進行P型離子注入形成贗埋層。