[發(fā)明專利]自對準(zhǔn)雙極晶體管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110389000.1
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103137673A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/08;H01L29/10;H01L21/331
• 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)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種自對準(zhǔn)雙極晶體管。本發(fā)明還涉及自對準(zhǔn)雙極晶體管的制造方法。

背景技術(shù)

在射頻應(yīng)用中，需要越來越高的器件特征頻率，RFCMOS雖然在先進(jìn)的工藝技術(shù)中可實現(xiàn)較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實現(xiàn)40GHz以上的特征頻率，而且先進(jìn)工藝的研發(fā)成本也是非常高；化合物半導(dǎo)體可實現(xiàn)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(shù)化合物半導(dǎo)體有毒，限制了其應(yīng)用。鍺硅(SiGe)異質(zhì)結(jié)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(fā)射區(qū)的載流子注入效率，增大器件的電流放大倍數(shù)；其次利用SiGe基區(qū)的高摻雜，降低基區(qū)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(jīng)成為超高頻器件的主力軍。

現(xiàn)有的SiGe?HBT采用高摻雜的集電區(qū)埋層，以降低集電區(qū)電阻，采用高濃度高能量N型注入，連接集電區(qū)埋層，形成集電極引出端(collector?pick-up)。集電區(qū)埋層上外延中低摻雜的集電區(qū)，在位P型摻雜的SiGe外延形成基區(qū)，然后重N型摻雜多晶硅構(gòu)成發(fā)射極，最終完成HBT的制作。在發(fā)射區(qū)窗口打開時可選擇中心集電區(qū)局部離子注入，調(diào)節(jié)HBT的擊穿電壓和特征頻率。另外采用深槽隔離降低集電區(qū)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(qū)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(qū)埋層引出，因此所占器件面積很大；3、深槽隔離工藝復(fù)雜，而且成本較高；4、HBT工藝的光刻層數(shù)較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自對準(zhǔn)雙極晶體管，能實現(xiàn)發(fā)射區(qū)和外基區(qū)之間的良好對準(zhǔn)，能減少發(fā)射區(qū)窗口的尺寸，能減少發(fā)射區(qū)和外基區(qū)的耦合區(qū)域、從而能降低發(fā)射區(qū)和基區(qū)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(fā)明還提供一種自對準(zhǔn)雙極晶體管的制造方法，能實現(xiàn)外基區(qū)的自對準(zhǔn)注入，從而能夠節(jié)省形成外基區(qū)的光刻層；發(fā)射區(qū)采用全面刻蝕工藝形成，也能節(jié)省一層光刻掩模板，降低工藝成本和復(fù)雜度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的自對準(zhǔn)雙極晶體管，形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，自對準(zhǔn)雙極晶體管包括：

一集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)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(qū)兩側(cè)的淺槽場氧底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層還延伸到所述有源區(qū)中并和所述集電區(qū)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(qū)，所述基區(qū)由形成于所述有源區(qū)上方的基區(qū)外延層組成，所述基區(qū)和所述集電區(qū)形成接觸，所述基區(qū)還延伸到所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場氧上。

一發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域為發(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以外的區(qū)域為外基區(qū)自對準(zhǔn)注入?yún)^(qū)；所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸；所述發(fā)射區(qū)窗口將所述基區(qū)露出；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交使所述外基區(qū)自對準(zhǔn)注入?yún)^(qū)和所述有源區(qū)的位置能交疊；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層為一復(fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的復(fù)合膜包括下層氧化膜和上層多晶硅膜的復(fù)合膜，所述下層氧化膜和所述基區(qū)表面接觸，所述上層多晶硅膜位于所述下層氧化膜上。

在所述發(fā)射區(qū)窗口中填充有發(fā)射極多晶硅，所述發(fā)射極多晶硅和所述上層多晶硅膜相接觸且都N型摻雜，由所述發(fā)射極多晶硅和所述上層多晶硅膜一起組成發(fā)射區(qū)；所述發(fā)射極多晶硅和所述發(fā)射區(qū)窗口底部的所述基區(qū)接觸；在所述發(fā)射區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出發(fā)射極。

根據(jù)形成于所述硅襯底上的位置不同所述基區(qū)分為本征基區(qū)和外基區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)、所述本征基區(qū)外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)；所述外基區(qū)的P型摻雜雜質(zhì)還包括自對準(zhǔn)注入雜質(zhì)，所述自對準(zhǔn)注入雜質(zhì)的自對準(zhǔn)的阻擋區(qū)域為所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域；在所述外基區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出基極。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述基區(qū)的基區(qū)外延層的成分為Si，SiGe，SiGeC。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述下層氧化膜的厚度為0.02微米～0.1微米，所述上層多晶硅膜的厚度為0.1微米～0.4微米。