[發明專利]鍺硅HBT工藝中的寄生橫向型PNP三極管及制造方法

有效

• 申請號: 201110388960.6
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103137677A
• 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: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/36;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工藝中的寄生橫向型PNP三極管；本發明還涉及一種鍺硅HBT工藝中的寄生橫向型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，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SiGe?HBT采用高摻雜的集電區埋層，以降低集電區電阻，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。現有SiGe?HBT中能采用寄生橫向型PNP器件作為輸出器件。現有SiGe?HBT中的寄生橫向型PNP器件工藝成熟可靠，但主要缺點有：集電區采用外延生長，外延成本高；深槽隔離工藝復雜，而且成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鍺硅HBT工藝中的寄生橫向型PNP三極管，能使器件的面積有效的縮小且不占用有源區的面積，能減少器件的基極和集電極的連接電阻，能提高器件的頻率特性同時保持較高的器件電流增益系數。為此，本發明還提供一種鍺硅HBT工藝中的寄生橫向型PNP三極管的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的鍺硅HBT工藝中的寄生橫向型PNP三極管形成于硅襯底上，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)，包括：基區，由形成于所述淺槽場氧底部的所述硅襯底中的N阱組成。發射區，由形成于所述N阱中的第一P型贗埋層組成；在所述第一P型贗埋層頂部的所述淺槽場氧中形成有深孔接觸并引出發射極。集電區，由形成于所述淺槽場氧底部且位于所述N阱的側面并和所述N阱的側面相接觸的第二P型贗埋層組成，所述發射區和所述集電區不接觸且相隔一段橫向距離；在所述第二P型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N型深阱，該N型深阱位于所述淺槽場氧的底部并將所述基區、所述發射區和所述集電區都包圍。N型贗埋層，所述N型贗埋層形成于所述淺槽場氧底部并位于所述集電區的外側并和所述集電區相隔一橫向距離；所述N型贗埋層和所述N型深阱相接觸；在所述N型贗埋層頂部的所述淺槽場氧中形成有深孔接觸并引出基極。

為解決上述技術問題，本發明提供的鍺硅HBT工藝中的寄生橫向型PNP三極管的制造方法包括如下步驟：

步驟一、采用光刻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型離子注入同時形成第一P型贗埋層和第二P型贗埋層，所述第二P型贗埋層位于所述第一P型贗埋層的外側且二者間相隔一段橫向距離。

步驟三、在所述淺溝槽底部進行N型離子注入形成N型贗埋層，所述N型贗埋層位于所述第二P型贗埋層的外側且和所述第二P型贗埋層相隔一橫向距離。

步驟四、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場氧。

步驟五、進行N型離子注入在所述淺槽場氧底部的所述硅襯底中形成N阱，所述N阱將所述第一P型贗埋層包圍，所述第二P型贗埋層位于所述N阱的側面并和所述N阱的側面相接觸；由所述第一P型贗埋層組成發射區，由所述第二P型贗埋層組成集電區，由所述N阱組成基區。

步驟六、進行N型離子注入在所述淺槽場氧底部的所述硅襯底中形成N型深阱，該N型深阱將所述基區、所述發射區和所述集電區都包圍；所述N型贗埋層和所述N型深阱相接觸。

步驟七、在所述第一P型贗埋層、所述第二P型贗埋層和所述N型贗埋層頂部的所述淺槽場氧中分別形成深孔接觸并分別引出發射極、集電極和基極。

進一步的改進是，步驟二中所述第一P型贗埋層和所述第二P型贗埋層的P型離子注入的工藝條件為：注入劑量為1e14cm^-2～1e16cm^-2、能量為小于15keV、注入雜質為硼或二氟化硼。