[發明專利]寄生橫向型NPN器件及制造方法

有效

• 申請號: 201110388959.3
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103137663A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 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: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/10;H01L29/04;H01L29/417;H01L29/735;H01L21/28;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，特別是涉及一種寄生橫向型NPN器件；本發明還涉及一種寄生橫向型NPN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，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。

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(不小于1G赫茲)。

現有LNPN即橫向型NPN器件只能在CMOS工藝中由N+注入區，P型阱(PWELL)，N型深阱(DNW)形成。現有LNPN器件的缺點是面積大，且基區的電流為L型結構，電流能力弱，增益小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種寄生橫向型NPN器件，能與橫向型寄生型PNP三極管形成互補電路，提供給設計者在設計射頻電路時更多的選擇性；也能作為鍺硅(SiGe)異質結雙極型晶體管(HBT)高頻電路中的輸出器件；能提高器件的電流增益、改善器件的頻率特性，能減少器件的面積、提高電流密度，能減少發射極和集電極的連接電阻。為此，本發明還提供一種寄生橫向型NPN器件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的寄生橫向型NPN器件形成于硅襯底上，有源區由淺槽場氧隔離即有源區的隔離結構為淺溝槽隔離(STI)，寄生橫向型NPN器件包括：

一基區，由形成于兩個相鄰的第一有源區和第二有源區中的P型注入層組成，所述第一有源區和所述第二有源區中間的所述淺槽場氧為第一淺槽場氧，位于所述第一有源區和所述第二有源區兩側的所述淺槽場氧分別為第二淺槽場氧和第三淺槽場氧，所述第一有源區和第二有源區中的P型注入層的深度大于所述淺槽場氧的深度并橫向延伸到所述第一淺槽場氧、第二淺槽場氧和第三淺槽場氧底部并連接成一個整體；在所述第一有源區頂部形成有第一P型鍺硅單晶層，在所述第二有源區頂部形成有第二P型鍺硅單晶層，所述第一P型鍺硅單晶層和所述第二P型鍺硅單晶層都和所述基區相接觸，在所述第一P型鍺硅單晶層和所述第二P型鍺硅單晶層的頂部分別形成有金屬接觸并分別引出第一基極和第二基極。

在所述第一淺槽場氧、第二淺槽場氧和第三淺槽場氧的底部都分別形成有一槽，在所述槽中填充有多晶硅，由填充于所述槽中的所述多晶硅形成多晶硅贗埋層，在所述多晶硅贗埋層中摻入有N型雜質，所述N型雜質還擴散至所述多晶硅贗埋層周側的所述硅襯底中形成第一N型摻雜區，所述多晶硅贗埋層和所述第一N型摻雜區都被所述基區的底部的所述P型注入層包圍并相接觸。

由所述第一淺槽場氧底部的所述多晶硅贗埋層和所述第一N型摻雜區組成發射區，在所述發射區的頂部的所述第一淺槽場氧中形成有深孔接觸，該深孔接觸和所述發射區相接觸并引出發射極。

由所述第二淺槽場氧和所述第三淺槽場氧底部的所述多晶硅贗埋層和所述第一N型摻雜區組成集電區，在所述集電區的頂部的所述第二淺槽場氧和所述第三淺槽場氧中分別形成有和所述集電區接觸的深孔接觸，位于所述第二淺槽場氧中的所述深孔接觸引出第一集電極、位于所述第三淺槽場氧中的所述深孔接觸引出第二集電極。

進一步的改進是，所述槽的寬度小于等于所述淺槽場氧的底部寬度，所述槽的深度為0.05微米～0.3微米。

進一步的改進是，所述發射區或所述集電區和所述基區頂部表面的距離由所述淺槽場氧的深度決定，所述淺槽場氧的深度為0.3微米～0.5微米。

進一步的改進是，所述發射區和所述集電區之間的距離由所述寄生橫向型NPN器件的電性要求決定且范圍為0.4微米～2微米。

進一步的改進是，在所述硅襯底上還形成有N型注入層，所述N型注入層將所述P型注入層包圍并在所述寄生橫向型NPN器件和所述硅襯底間實現隔離。

為解決上述技術問題，本發明提供的寄生橫向型NPN器件的制造方法包括如下步驟：