[發(fā)明專利]鍺硅HBT器件及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210004445.8
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN103050519A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉冬華;段文婷;錢文生;胡君;石晶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;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)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)器件；本發(fā)明還涉及一種鍺硅HBT器件的制造方法。

背景技術(shù)

由于現(xiàn)代通信對高頻帶下高性能、低噪聲和低成本的RF組件的需求，現(xiàn)有的Si材料器件無法滿足性能規(guī)格、輸出功率和線性度新的要求，功率鍺硅(SiGe)HBT則在更高、更寬的頻段的功放中發(fā)揮重要作用。與砷化鎵器件相比，雖然SiGe?HBT在頻率上還處劣勢，但SiGe?HBT憑著更好的熱導(dǎo)率和良好的襯底機械性能，較好地解決了功放的散熱問題，SiGeHBT還具有更好的線性度、更高集成度；SiGe?HBT仍然屬于硅基技術(shù)，和CMOS工藝有良好的兼容性，SiGe?BiCMOS工藝為功放與邏輯控制電路的集成提供極大的便利，也降低了工藝成本。

國際上目前已經(jīng)廣泛采用SiGe?HBT作為高頻大功率功放器件應(yīng)用于無線通訊產(chǎn)品，如手機中的功率放大器和低噪聲放大器等。為了提高射頻功率放大器的輸出功率，在器件正常工作范圍內(nèi)通過提高工作電流和提高工作電壓都是有效的方式。通過各種工藝設(shè)計和器件設(shè)計來減小鍺硅HBT的集電區(qū)電阻對降低功耗和提高器件的最高振蕩頻率也至關(guān)重要。同時，減小器件的尺寸對提高集成電路的集成度和減小一些寄生參數(shù)(如基區(qū)電阻、集電區(qū)電阻、電容等)、提高器件的性能也是重要的手段。

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)問題是提供一種鍺硅HBT器件，能縮小器件的面積，減少基區(qū)和集電區(qū)的結(jié)電容以及降低工藝成本。本發(fā)明還提供一種鍺硅HBT器件的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅HBT器件形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，包括：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。基區(qū)，由形成于所述有源區(qū)上的P型鍺硅外延層組成，所述基區(qū)在所述有源區(qū)的表面和所述集電區(qū)相接觸；所述基區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸、且所述基區(qū)位于所述有源區(qū)的中間區(qū)域的上方。發(fā)射區(qū)，由形成于所述基區(qū)上部的N型多晶硅組成，所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)相接觸，所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述基區(qū)的尺寸、且所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的中間區(qū)域的上方；在所述發(fā)射區(qū)的頂部形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并引出發(fā)射極。和所述發(fā)射區(qū)相接觸的所述基區(qū)為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的所述基區(qū)為外基區(qū)，所述外基區(qū)的摻雜濃度大于所述本征基區(qū)的摻雜濃度；在所述外基區(qū)的頂部形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并引出基極。在所述基區(qū)周側(cè)的所述有源區(qū)上方形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述集電區(qū)接觸并引出集電極。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述發(fā)射區(qū)的側(cè)面和所述基區(qū)的側(cè)面都形成有氧化硅側(cè)墻。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅HBT器件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淺溝槽和有源區(qū)。

步驟二、在所述淺溝槽中填充氧化物形成淺槽場氧。

步驟三、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入形成集電區(qū)。

步驟四、在所述有源區(qū)上方形成基區(qū)，所述基區(qū)由一P型硅鍺外延層刻蝕后形成；所述基區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸，且所述基區(qū)位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方；所述基區(qū)和所述集電區(qū)形成接觸。

步驟五、在所述基區(qū)上方形成發(fā)射區(qū)，所述發(fā)射區(qū)由N型多晶硅刻蝕后形成；所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述基區(qū)的尺寸，且所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)形成接觸；和所述發(fā)射區(qū)相接觸的所述基區(qū)為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的為外基區(qū)。

步驟六、采用離子注入工藝在所述外基區(qū)中摻入P型雜質(zhì)。