[發(fā)明專利]鍺硅BiCMOS中的橫向齊納二極管結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210008189.X
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN103035749A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石晶;劉冬華;段文婷;錢文生;胡君
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/866
• 分類號: H01L29/866;H01L21/329
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

1.一種鍺硅BiCMOS中的橫向齊納二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

P型襯底；

P型襯底內(nèi)形成的淺槽區(qū)填充氧化物；

淺槽區(qū)填充氧化物上表面的按由下往上依次形成的第一氧化硅層、第一多晶硅層、SiGe層、第一氧化硅介質(zhì)層和第一氮化硅介質(zhì)層；

P型襯底內(nèi)形成的齊納二極管N區(qū)，該N區(qū)的摻雜條件與鍺硅HBT三極管的集電區(qū)注入一致；

P型襯底內(nèi)形成的齊納二極管P區(qū)，該P區(qū)是重?fù)诫s，其形成的工藝條件與鍺硅HBT的外基區(qū)注入一致；

齊納二極管N區(qū)兩端的上表面分別形成的第二氧化硅介質(zhì)層，且該第二氧化硅介質(zhì)層之上設(shè)有第二氮化硅介質(zhì)層；

重?fù)诫s的發(fā)射極多晶硅層，位于齊納二極管N區(qū)之上，并覆蓋住第二氮化硅介質(zhì)層；

發(fā)射極側(cè)墻，位于齊納二極管P區(qū)之上，并與重?fù)诫s的發(fā)射極多晶硅層的兩側(cè)分別相鄰；

其中，所述齊納二極管P區(qū)位于齊納二極管N區(qū)的兩側(cè)，齊納二極管N區(qū)通過重?fù)诫s的發(fā)射極多晶硅層引出，且該齊納二極管P區(qū)分別與淺槽區(qū)填充氧化物相鄰。

2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述淺槽區(qū)填充氧化物的厚度為2000～5000埃。

3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一多晶硅層和第一氧化硅介質(zhì)層的厚度為200～500埃；

所述SiGe層的厚度為200～1000埃。

4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二氧化硅介質(zhì)層和第二氮化硅介質(zhì)層的厚度為200～500埃。

5.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述重?fù)诫s的發(fā)射極多晶硅層的厚度1500～2000埃。

6.如權(quán)利要求1所述的鍺硅BiCMOS中的橫向齊納二極管結(jié)構(gòu)的工藝實現(xiàn)方法，其特征在于，包括步驟：

1)利用有源區(qū)光刻，在P型襯底打開淺槽區(qū)域，刻蝕，形成淺槽隔離區(qū)域；

2)淺槽隔離區(qū)域填充氧化物，經(jīng)刻蝕和研磨后，形成淺槽區(qū)隔離氧化物；

3)P型襯底上光刻定義出齊納二極管N區(qū)，采用與鍺硅HBT三極管的集電區(qū)注入時的摻雜條件，通過離子注入P型雜質(zhì)，形成齊納二極管N區(qū)；

4)在淺槽區(qū)填充氧化物上表面，依次淀積第一氧化硅層和第一多晶硅層后，在該第一多晶硅層上外延生長SiGe層，以及在SiGe層之上依次淀積第一氧化硅介質(zhì)層和第一氮化硅介質(zhì)層；

5)光刻并刻蝕上述的第一氧化硅層、第一多晶硅層、SiGe層、第一氧化硅介質(zhì)層和第一氮化硅介質(zhì)層；

6)在齊納二極管N區(qū)的兩端的上表面上，其每端的的上表面上依次淀積第二氧化硅介質(zhì)層和第二氮化硅介質(zhì)層后，在齊納二極管N區(qū)上淀積SiGe?HBT的發(fā)射極多晶硅層，且覆蓋住第二氮化硅介質(zhì)層，并對發(fā)射極多晶硅層進(jìn)行重?fù)诫s，作為齊納二極管N區(qū)的引出電極，并在齊納二極管N區(qū)的兩側(cè)進(jìn)行光刻、刻蝕，形成齊納二極管P區(qū)窗口；

7)在采用鍺硅HBT的外基區(qū)注入時，齊納二極管的有源區(qū)將同時被摻入高濃度的P型雜質(zhì)，形成齊納二極管P區(qū)；

8)去除光刻膠后，在發(fā)射極多晶硅層兩側(cè)淀積第二氧化硅層，并干刻形成發(fā)射極側(cè)墻。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中，離子注入是單次注入或多次注入，注入的雜質(zhì)是砷或磷，注入的劑量范圍為2×10¹²～5×10¹⁴cm^-2，注入能量范圍20～500KeV。

8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟6)中，重?fù)诫s是通過高劑量的N型雜質(zhì)注入到發(fā)射極多晶硅層，注入的劑量范圍為5×10¹⁴～1×10¹⁶cm^-2，注入能量范圍20～200KeV，并利用高溫快速熱退火進(jìn)行激活和擴散；

所述齊納二極管N區(qū)的引出電極的厚度為1500～2000埃。

9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟7)中，P型雜質(zhì)為硼，注入的劑量范圍為5×10¹⁴～1×10¹⁶cm^-2，注入能量范圍2～50KeV。

10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟8)中，第二氧化硅層的厚度為500～1200埃。