[發明專利]一種基于SOI的縱向SiGe雙極晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201210078749.9
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102592998A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳靜;余濤;羅杰馨;伍青青;柴展
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/737;H01L29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：

1)提供一包括背襯底硅、埋氧層和頂層硅的SOI半導體襯底；

2)通過離子注入技術，在所述背襯底硅與埋氧層界面上形成包含第一導電型摻雜劑的背柵極層；

3)在所述SOI半導體襯底上刻蝕出一溝槽，并使所述溝槽的深度大于所述頂層硅厚度并小于所述頂層硅與埋氧層的總厚度；

4)在所述溝槽底部形成包含第二導電類型摻雜劑的多晶硅集電區，以使所述背柵極層被施加偏壓時，在所述溝槽底部的埋氧層和所述多晶硅集電區界面形成反型電荷層作為次集電區；

5)在所述多晶硅集電區上形成基區，且所述基區包括：本征SiGe層、嫁接基區、以及形成于所述嫁接基區之上的包含第一導電型摻雜劑的外基區；

6)在所述本征SiGe層上形成發射極蓋帽層，且在所述發射極蓋帽層上形成包含第二導電型摻雜劑的發射區；

7)在所述多晶硅集電區、發射區、基區上依次形成集電極、發射極、基極。

2.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述第一導電型摻雜劑為P型摻雜劑時，所述第二導電型摻雜劑為N型摻雜劑，或者所述第一導電型摻雜劑為N型摻雜劑時，所述第二導電摻雜劑為P型摻雜劑。

3.根據權利要求2所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述P型摻雜劑為硼，所述N型摻雜劑為磷。

4.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述包含第一導電型摻雜劑的背柵極層為重摻雜，且摻雜濃度大于10¹⁹cm^-3。

5.根據權利要求4所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述形成重摻雜的背柵極層的離子注入工藝是在SOI半導體襯底頂層硅上進行的。

6.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述形成溝槽和多晶硅集電區的步驟包括：

a)在所述SOI半導體襯底頂層硅上進行常規的光刻工藝，將掩膜板上溝槽狀的圖形復制到所述SOI半導體襯底頂層硅上；

b)利用離子束刻蝕工藝并按照步驟a)中的光刻圖形在所述SOI半導體襯底的頂層硅及埋氧層上刻蝕出溝槽，溝槽底部為一減薄的埋氧層；

c)利用化學氣相沉積技術在所述溝槽中生長多晶硅直至與所述SOI頂層硅上表面持平；

d)利用離子注入技術在靠近該溝槽中多晶硅上方區域對所述多晶硅進行摻雜以形成集電區。

7.根據權利要求6所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述步驟d)中對所述的集電區的摻雜為輕摻雜，且摻雜濃度為10¹⁶cm^-3～10¹⁷cm^-3。

8.根據權利要求7所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述形成輕摻雜的集電區，其摻雜濃度值自下向上遞減，且呈高斯分布。

9.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述SOI襯底的埋氧層厚度為100nm～200nm，所述SOI襯底頂層硅的厚度為50nm～100nm。

10.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述溝槽底部的埋氧層厚度為10nm～20nm。

11.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述在依次形成基極、集電極、發射極的外基區、集電區、發射區的裸露部分上分別形成有硅化物。

12.根據權利要求11所述基于SOI的的縱向SiGe-HBT的制備方法，其特征在于：所述外基區、集電區、發射區上裸露的硅化物上依次形成有金屬接觸電極。

13.根據權利要求1所述的基于SOI的縱向SiGe-HBT，其特征在于：所述外基區為重摻雜的多晶硅，所述嫁接基區為多晶SiGe層。