[發明專利]鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP三極管及其制造方法

有效

• 申請號: 201110326340.X
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102412284A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 陳帆;陳雄斌;薛凱;周克然;潘嘉;李昊;陳曦;蔡瑩
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/06;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三極管，本發明還涉及一種鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP三極管的制造方法。

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(SiGe)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SiGe?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，比如具有一定如不小于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工藝中垂直寄生型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三極管，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、減小器件的寄生效應、減小PNP管的集電極電阻、提高器件的性能；本發明還提供一種鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP三極管的制造方法，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，本發明提供一種鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP三極管，形成于硅襯底上，有源區由淺槽場氧隔離。PNP三極管的基區由形成于所述有源區中的一N型離子注入區組成；在所述基區的周側的所述淺槽場氧中形成一和所述基區相接觸的槽，位于所述槽中的所述淺槽場氧都被去除，所述槽的深度小于等于所述基區的深度，在所述槽中填充有多晶硅并在所述多晶硅中摻入了N型雜質，由摻入N型雜質的所述多晶硅形成外基區，所述外基區和所述基區在所述基區的側面相接觸，在所述外基區上形成有金屬接觸并引出基極。

所述PNP三極管的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；所述基區位于所述集電區上部并和所述集電區相接觸。

所述PNP三極管還包括一贗埋層，由形成于所述集電區周側的所述淺槽場氧底部的P型離子注入區組成，所述贗埋層和所述集電區在所述淺槽場氧底部相接觸，在所述贗埋層頂部的所述淺槽場氧中形成有深孔接觸并引出集電極。

所述PNP三極管的發射區由形成于所述有源區表面的鍺硅單晶、鍺硅多晶和多晶硅組成，在所述鍺硅單晶、所述鍺硅多晶和所述多晶硅都為P型摻雜使所述發射區為P型結構；所述發射區和所述基區形成接觸，在所述發射區頂部形成有金屬接觸并引出發射極。

進一步的改進是，所述槽的深度為500?！?500埃、寬度為0.2微米～0.4微米。

為解決上述技術問題，本發明提供一種鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP三極管的制造方法，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、在所述淺溝槽底部進行P型離子注入形成贗埋層。

步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場氧。

步驟四、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。

步驟五、在所述有源區中進行P型離子注入形成集電區，所述集電區的深度大于或等于所述淺槽場氧的底部深度，所述集電區在底部和所述贗埋層形成接觸；所述集電區的頂部和所述基區形成接觸。

步驟六、在所述有源區和所述淺槽場氧上形成介質氧化層。

步驟七、用光刻膠定義圖形，所述光刻膠在所述基區和后續要形成的發射區的接觸區域處、以及后續要形成的槽的區域處形成窗口；所述基區和所述發射區的接觸區域位于所述有源區上方且小于等于所述有源區的大小，所述槽的形成區域為所述基區周側的所述淺槽場氧中且和所述基區的側面鄰接。

步驟八、采用干法加濕法刻蝕工藝刻蝕所述光刻膠形成的窗口下方的所述介質氧化層，并進行過量刻蝕將所述槽的形成區域的所述淺槽場氧刻蝕掉并形成所述槽；所述槽和所述基區的側面相接觸，所述槽的深度小于等于所述基區的深度。