[發明專利]鍺硅BiCMOS中的橫向齊納二極管結構及其實現方法

有效

• 申請號: 201210008189.X
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN103035749A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 石晶;劉冬華;段文婷;錢文生;胡君
• 申請（專利權）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: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

技術領域

本發明涉及一種二極管的結構及實現方法，特別是涉及一種鍺硅BiCMOS中的橫向齊納(Zener)二極管結構及其工藝實現方法。

背景技術

由于現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，傳統的Si材料器件無法滿足性能規格、輸出功率和線性度新的要求，功率SiGe?HBT(SiGe異質結雙極晶體管)則在更高、更寬的頻段的功放中發揮重要作用。與砷化鎵器件相比，雖然在頻率上還處劣勢，但SiGe?HBT(鍺硅HBT)憑著更好的熱導率和良好的襯底機械性能，較好地解決了功放的散熱問題，SiGe?HBT還具有更好的線性度、更高集成度；SiGe?HBT仍然屬于硅基技術，和CMOS(互補金屬氧化物半導體)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。

齊納二極管(zener?diodes，又叫穩壓二極管)，是一種晶體二極管，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。把這種類型的二極管稱為穩壓管，以區別用在整流、檢波和其他單向導電場合的二極管。穩壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩壓管接入電路以后，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。穩壓管反向擊穿后，電流雖然在很大范圍內變化，但穩壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩壓管在電路中能起穩壓作用。因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用，其伏安特性見穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。

因此，需開發一種能與SiGe?BiCMOS工藝集成的齊納二極管，以便獲得更好的穩定電壓。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鍺硅BiCMOS中的橫向齊納(Zener)二極管結構及其工藝實現方法。該齊納二極管實現了與鍺硅BiCMOS工藝的完全集成，而且可給鍺硅BiCMOS的電路設計提供一種穩壓器件。

為解決上述技術問題，本發明的鍺硅BiCMOS中的橫向齊納二極管結構，包括：

P型襯底；

P型襯底內形成的淺槽區填充氧化物，其厚度為2000～5000埃；

淺槽區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、第一氧化硅介質層和第一氮化硅介質層；

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

P型襯底內形成的齊納二極管P區，該P區是重摻雜，其形成的工藝條件與鍺硅HBT的外基區注入一致；

齊納二極管N區兩端的上表面上分別形成的第二氧化硅介質層，且該第二氧化硅介質層之上設有第二氮化硅介質層；

重摻雜的發射極多晶硅層，位于齊納二極管N區之上，并覆蓋住第二氧化硅介質層；

發射極側墻，位于齊納二極管P區之上，并與重摻雜的發射極多晶硅層的兩側分別相鄰；

其中，所述齊納二極管P區位于齊納二極管N區的兩側，齊納二極管N區通過重摻雜的發射極多晶硅層引出，且該齊納二極管P區分別與淺槽區填充氧化物相鄰。

所述第一多晶硅層和第一氧化硅介質層的厚度為200～500埃。

所述SiGe層的厚度為200～1000埃。

所述第二氧化硅介質層和第二氮化硅介質層的厚度為200～500埃。

所述重摻雜的發射極多晶硅層的厚度1500～2000埃。

另外，本發明還公開了一種鍺硅BiCMOS中的橫向齊納二極管結構的工藝實現方法，包括步驟：

1)利用有源區光刻，在P型襯底打開淺槽區域，刻蝕，形成淺槽隔離區域；

2)淺槽隔離區域填充氧化物，經刻蝕和研磨后，形成淺槽區隔離氧化物；

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

所述離子注入可以是單次注入，也可以是多次注入，注入的雜質是砷或磷，注入的劑量范圍為2×10¹²～5×10¹⁴cm^-2，注入能量范圍20～500KeV；

4)在淺槽區填充氧化物上表面，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鍺硅外延層(即SiGe層)，以及在SiGe層之上依次淀積第一氧化硅介質層和第一氮化硅介質層；