[發(fā)明專利]具有深贗埋層的鍺硅HBT器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350565.9
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN103094329A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢文生
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/08;H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種HBT(Heterojunction?bipolar?transistor，異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管)器件，特別是涉及一種鍺硅(SiGe)HBT器件。

背景技術(shù)

制作SiGe?HBT器件的一個重要環(huán)節(jié)是制作集電區(qū)埋層，以降低基區(qū)、集電區(qū)、襯底組成寄生器件的電流放大系數(shù)，并降低器件的飽和壓降。對于重摻雜集電區(qū)的高速SiGe?HBT器件，對埋層要求不高；但對輕摻雜集電區(qū)的高壓SiGe?HBT器件，埋層則是必不可少的。

請參閱圖1，這是現(xiàn)有的鍺硅HBT器件的一個示例。其具體結(jié)構(gòu)為：在襯底11中具有溝槽12，溝槽12中填充有介質(zhì)作為隔離結(jié)構(gòu)。在溝槽12的底部往下均有贗埋層13。在襯底11中、且在兩個溝槽12和兩個贗埋層13之間的區(qū)域是集電區(qū)14。在集電區(qū)14之上有第一介質(zhì)15和T型鍺硅基區(qū)16，第一介質(zhì)15在T型鍺硅基區(qū)16的兩個肩膀部位下方。在所述隔離結(jié)構(gòu)之上且在第一介質(zhì)15和T型鍺硅基區(qū)16的外側(cè)具有側(cè)墻19b。在鍺硅基區(qū)16之上有第二介質(zhì)17和T型多晶硅發(fā)射極18，第二介質(zhì)17在T型發(fā)射極18的兩個肩膀部位下方。在T型鍺硅基區(qū)16之上且在第二介質(zhì)17和T型發(fā)射極18的外側(cè)具有側(cè)墻19a。硅片表面具有一層第三介質(zhì)(層間介質(zhì))113，其中開設(shè)有第一通孔110、第二通孔111和第三通孔112并均填充有金屬電極。發(fā)射極18與第一通孔110中的電極相接觸。鍺硅基區(qū)16與第二通孔111中的電極相接觸。贗埋層13與第三通孔112中的電極相接觸。

現(xiàn)有的鍺硅HBT器件中，溝槽12的截面形狀為倒梯形，即溝槽2開口的寬度大于溝槽2底部的寬度。這種截面形狀的溝槽12可以使介質(zhì)具有較好的填充形，并改善上邊角的圓弧化。

圖1所示的現(xiàn)有的鍺硅HBT的制造方法包括如下步驟：

第1步，在襯底11上刻蝕出倒梯形的溝槽12，例如采用淺槽隔離(STI)工藝；

第2步，制作溝槽12的內(nèi)側(cè)墻，在溝槽12的底部以離子注入形成贗埋層13，去除淺槽內(nèi)側(cè)墻；

第3步，以介質(zhì)填充溝槽12；

第4步，對兩個溝槽12之間的襯底11以離子注入形成集電區(qū)14；

第5步，淀積第一介質(zhì)層15，打開基區(qū)窗口，外延生長鍺硅材料16，并刻蝕形成T形鍺硅基區(qū)16；

第6步，淀積第二介質(zhì)層17，打開發(fā)射區(qū)窗口，淀積多晶硅材料18，刻蝕形成T形多晶硅發(fā)射區(qū)18；

第7步，淀積介質(zhì)19，干法刻蝕形成發(fā)射區(qū)側(cè)墻19a和基區(qū)側(cè)墻19b；

第8步，淀積第三介質(zhì)層即層間介質(zhì)113，刻蝕第一通孔110、第二通孔111和第三通孔112，分別與發(fā)射極18、基區(qū)16和贗埋層13相接觸。

由于溝槽12是倒梯形形貌，而且溝槽12的內(nèi)側(cè)墻較薄，這就對形成贗埋層13的離子注入能量帶來很大限制。為了避免離子注入穿透溝槽12的內(nèi)側(cè)墻到達溝槽12的側(cè)壁，必須采用低能量的離子注入，這就很難滿足高壓SiGe?HBT器件的贗埋層13所需的較高能量埋層注入，從而對鍺硅HBT器件的性能產(chǎn)生影響。

由于形成贗埋層13的離子注入是低能量的，在兩個溝槽12底部所形成的贗埋層13很難實現(xiàn)通過橫向擴散在有源區(qū)連接。而且還不能采用退火工藝來實現(xiàn)兩個贗埋層13的橫向互連，因為退火會造成贗埋層13同時向集電區(qū)14的表面擴散，影響器件性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有深贗埋層的鍺硅HBT器件，所述深贗埋層用以形成集電區(qū)的埋層，也用來與深接觸孔相連，引出集電區(qū)。為此，本發(fā)明還要提供所述鍺硅HBT器件的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具有深贗埋層的鍺硅HBT器件，包括有位于溝槽中的隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)往下在襯底中依次形成有縱向接觸的第二贗埋層和第一贗埋層，且第一贗埋層相互之間橫向連接。

進一步地，第二贗埋層在橫向上相互獨立。

進一步地，集電區(qū)由兩個溝槽中的隔離結(jié)構(gòu)和各個贗埋層所圍成。

進一步地，所述溝槽的截面形狀為正梯形，即溝槽開口的寬度大于溝槽底部的寬度。

所述具有深贗埋層的鍺硅HBT器件的制造方法包括如下步驟：

第1步，在襯底上刻蝕正梯形的溝槽；

第2步，在溝槽的底部通過離子注入工藝形成往下依次接觸的第二贗埋層和第一贗埋層，所述第一贗埋層還在橫向上相互連接；

第3步，先在溝槽內(nèi)制作內(nèi)側(cè)墻，再以介質(zhì)填充溝槽形成隔離結(jié)構(gòu)；

第4步，對兩個溝槽之間的襯底進行離子注入形成集電區(qū)；