[發明專利]自對準雙極晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201110363863.1
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN103117299A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 陳帆;陳雄斌;薛愷;周克然;潘嘉;李昊;蔡瑩;陳曦
• 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;H01L21/331;H01L21/28;H01L21/265
• 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領域，特別是涉及一種自對準雙極晶體管。本發明還涉及自對準雙極晶體管的制作方法。

背景技術

在射頻應用中，需要越來越高的器件特征頻率，RFCMOS雖然在先進的工藝技術中可實現較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實現40GHz以上的特征頻率，而且先進工藝的研發成本也是非常高；化合物半導體可實現非常高的特征頻率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺點，加上大多數化合物半導體有毒，限制了其應用。鍺硅(SiGe)異質結雙極晶體管(HBT)則是超高頻器件的很好選擇，首先其利用SiGe與硅(Si)的能帶差別，提高發射區的載流子注入效率，增大器件的電流放大倍數；其次利用SiGe基區的高摻雜，降低基區電阻，提高特征頻率；另外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力軍。

現有的SiGe?HBT采用高摻雜的集電區埋層，以降低集電區電阻，采用高濃度高能量N型注入，連接集電區埋層，形成集電極引出端(collector?pick-up)。集電區埋層上外延中低摻雜的集電區，在位P型摻雜的SiGe外延形成基區，然后重N型摻雜多晶硅構成發射極，最終完成HBT的制作。在發射區窗口打開時可選擇中心集電區局部離子注入，調節HBT的擊穿電壓和特征頻率。另外采用深槽隔離降低集電區和襯底之間的寄生電容，改善HBT的頻率特性。該器件工藝成熟可靠，但主要缺點有：1、集電區外延成本高；2、collector?pick-up的形成靠高劑量、大能量的離子注入，才能將集電區埋層引出，因此所占器件面積很大；3、深槽隔離工藝復雜，而且成本較高；4、HBT工藝的光刻層數較多。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種自對準雙極晶體管，能實現發射區和外基區之間的良好對準，能減少發射區和外基區的耦合區域、從而能降低發射區和基區間的寄生電容，最后能提高器件的頻率特性和性能。為此，本發明還提供一種自對準雙極晶體管的制造方法，能實現外基區的自對準注入，從而能夠節省形成外基區的光刻層；發射區采用全面刻蝕工藝形成，也能節省一層光刻掩模板，降低工藝成本和復雜度。

為解決上述技術問題，本發明提供的自對準雙極晶體管形成于硅襯底上，有源區由淺槽場氧隔離，自對準雙極晶體管包括：

一集電區，由形成于所述有源區中的一N型離子注入區組成，所述集電區深度大于所述淺槽場氧底部的深度。

一贗埋層，由形成于所述有源區兩側的淺槽場氧底部的N型離子注入區組成，所述贗埋層還延伸到所述有源區中并和所述集電區的底部相接觸，在所述贗埋層頂部的所述淺槽場氧中形成有深孔接觸，該深孔接觸引出集電極。

一P型摻雜的基區，所述基區由形成于所述有源區上方的基區外延層組成，所述基區和所述集電區形成接觸，所述基區還延伸到所述有源區外側的所述淺槽場氧上。

一發射區窗口介質層，所述發射區窗口介質層包括內側面和外側面并組成一圍繞式結構，所述發射區窗口介質層的內側面圍成的區域為發射區窗口，所述發射區窗口介質層的外側面以外的區域為外基區自對準注入區。

所述發射區窗口位于所述有源區的正上方、且所述發射區窗口的尺寸小于或等于所述有源區尺寸；在所述發射區窗口的側壁上形成有氮化膜內側墻，所述發射區窗口將所述基區露出。

所述發射區窗口介質層的外側面和所述有源區相交使所述外基區自對準注入區和所述有源區的位置能交疊。

一發射區，由N型多晶硅組成，所述發射區的多晶硅完全填充所述發射區窗口并和所述發射區窗口底部的所述基區接觸；在所述發射區上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出發射極。

根據形成于所述硅襯底上的位置不同所述基區分為本征基區和外基區，位于所述發射區窗口介質層的外側面以內區域的所述基區為所述本征基區、所述本征基區外部的所述基區為所述外基區；所述外基區的P型摻雜雜質還包括自對準注入雜質，所述自對準注入雜質的自對準的阻擋區域為所述發射區窗口介質層的外側面以內區域；在所述外基區上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出基極。

進一步的改進是，所述基區的基區外延層的成分為Si，SiGe，SiGeC。

進一步的改進是，所述發射區窗口介質層為氧化膜、或為氧化膜和氮化膜形成的復合膜，所述發射區窗口介質層的厚度為0.1微米～0.3微米。

進一步的改進是，所述發射區的寬度為0.2微米～0.4微米；所述發射區窗口介質層的內側面和外側面之間的寬度為0.1微米～0.2微米。