[發明專利]鍺硅HBT工藝中垂直寄生型PNP三極管及制作方法

有效

• 申請號: 201110363892.8
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN103117301A
• 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: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;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三極管的制作方法。

背景技術

在射頻產品的實際應用中，需要越來越高的器件特征頻率。NPN三極管，特別是鍺硅(SiGe)異質結三極管(HBT)或者鍺硅碳(SiGeC)異質結三極管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，比如具有一定的電流增益系數(不小于15)和截止頻率。

對于雙極型場效應晶體管(BiCMOS)工藝來說，作為NPN器件即鍺硅異質結NPN三極管的互補，PNP器件也非常重要。PNP器件通常分為橫向PNP與縱向PNP兩種。其中縱向PNP器件的性能較高，也是在高性能應用中所需要的。但是縱向PNP器件和NPN器件的集成的難度較大，甚至無法進行集成。而橫向PNP器件的性能較差，但是器件的集成比較容易。

現有PNP三極管的發射區的鍺硅單晶形成工藝和現有鍺硅異質結NPN三極管的基區的鍺硅單晶形成工藝相同并且是同時形成。現有PNP三極管的引出基區的多晶硅采用現有鍺硅異質結NPN三極管的發射區的多晶硅的工藝。但是對現有PNP三極管的器件特性進行驗證發現，其性能并不理想，放大系數比較小，截止頻率也較低。其主要原因是所述發射區的實際摻雜水平較低。

現有PNP三極管的所述發射區的摻雜是通過注入來進行，并且和現有鍺硅異質結NPN三極管的外基區注入共享即采用相同工藝同時注入形成。由于現有鍺硅異質結NPN三極管的鍺硅的厚度非常薄，因此其外基區注入能量也非常小，只有5KEV～10KEV。由于現有PNP三極管的發射區為共享現有NPN三極管的基區的鍺硅單晶，為了降低現有NPN三極管的基區寬度，提高NPN的性能，因此鍺硅單晶中摻雜含有一定濃度的碳。這些碳能夠抑制硼的擴散。因此導致現有PNP三極管的所述發射區的摻雜盡管劑量很大，但是因為能量很小，無法打穿這一層鍺硅合金中的碳層，導致絕大多數的硼被抑制在發射區的鍺硅單晶非常靠近表面的區域。而又因為現有PNP三極管的發射區在后續工藝過程中需要生長一層金屬硅化物，因此導致發射區的鍺硅單晶的表面重參雜的區域摻雜被消耗大部分，從而使現有PNP三極管的發射系數很低并導致器件放大系數較低，截止頻率也不夠高。

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，無需多加光刻版，使發射區的鍺硅層為多晶結構，能提高PNP三極管的發射區的摻雜濃度，從而提高器件的發射效率以及器件的放大系數，并能增加器件的截止頻率；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三極管的制作方法，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三極管形成于硅襯底上，有源區由淺槽場氧隔離，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。

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；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。

一鍺硅生長前定義窗口，由形成于所述有源區上方的第一介質層定義而成，所述鍺硅生長前定義窗口位于所述有源區的正上方、所述鍺硅生長前定義窗口區域的所述第一介質層被去除而將形成于所述有源區中的所述基區露出；所述鍺硅生長前定義窗口的尺寸小于所述有源區尺寸、且所述鍺硅生長前定義窗口的尺寸為0.1微米～0.3微米；所述鍺硅生長前定義窗口的剖面結構呈一上邊小于等于底邊的正梯形、且該正梯形的底邊和側邊的夾角為70度～90度。