[發明專利]一種鍺硅HBT器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210139894.3
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN103035688A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 劉冬華;石晶;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: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/06;H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種鍺硅HBT器件。本發明還涉及一種鍺硅HBT器件的制造方法。

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（射頻）組件的需求，傳統的Si（硅）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（硅鍺異質結雙極晶體管）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（硅鍺雙極互補金屬氧化半導體）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。

國際上目前已經廣泛采用SiGe?HBT作為LNA（低噪聲放大器）的電路元件，用于全球定位系統等信號接收系統的前端放大電路。在這種電路中，高頻噪聲系數是電路的最關鍵指標。雖然LNA電路的噪聲性能與電路設計的優劣相關，但主要還是由器件本身的噪聲特性決定。而提高器件本身的高頻噪聲性能的重要方式之一就是提高隔離性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種對硅襯底噪聲具有隔離性能的鍺硅HBT器件，該器件與現有鍺硅HBT器件相比較能提高鍺硅HBT器件自身隔離噪聲特性，進而實現LNA電路的良好高頻噪聲指標。本發明還提供一種鍺硅HBT器件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明的鍺硅HBT器件，包括：P型硅襯底上形成有集電區，所述集電區兩側形成有贗埋層和場氧，鍺硅外延層形成于所述集電區和場氧上方，隔離氧化層（用于定義發射區、基區接觸面積）和多晶硅層形成于所述鍺硅外延層上方，隔離側墻形成于鍺硅外延層和多晶硅層兩側，所述贗埋層通過深接觸孔引出連接金屬線，所述鍺硅外延層、多晶硅層通過接觸孔引出連接金屬線；其中，所述P型硅襯底上還形成有一埋層氧化層，該埋層氧化層位于所述集電區下方。

其中，所述埋層氧化層下方具有穿透區，所述集電區和贗埋層之間形成有交疊區，所述交疊區實現贗埋層對集電區的鏈接。

其中，所述贗埋層部分位于所述埋層氧化層上方，部分位于所述埋層氧化層旁側，與P型硅襯底具有相鄰區域。

其中，所述埋層氧化層厚度為100埃～1000埃。

其中，所述集電區具有砷或磷。

其中，所述贗埋層具有砷或磷。

本發明鍺硅HBT器件的制造方法，包括：

（1）在P型硅襯底上注入氧，進行高溫退火，在P型硅襯底中形成埋層氧化層；

（2）淀積一二氧化硅層，在所述二氧化硅層上方淀積一氮化硅層，刻蝕形成溝槽；

（3）在所述溝槽底部注入N型離子成贗埋層，再對贗埋層進行熱退火處理；

（4）在溝槽進行二氧化硅填充，形成場氧；

（5）進行N型離子注入形成集電區；

（6）采用常規鍺硅HBT制作工藝，制作鍺硅外延層、隔離氧化層、多晶硅層和隔離側墻，引出器件發射極、基極和集電極。

實施步驟（1）時，注入氧濃度為1e²¹cm^-3～1e²²cm^-3，形成埋層氧化層厚度為100埃～1000埃。

實施步驟（2）時，淀積二氧化硅層厚度為135埃，淀積氮化硅層厚度為1500埃，以氮化硅作為硬掩膜層刻蝕溝槽。

實施步驟（3）時，注入砷或磷離子，注入劑量為1e¹⁴cm^-2～1e¹⁶cm^-2,注入能量為2KeV～50KeV，熱退火處理后形成的贗埋層部分位于所述埋層氧化層位于上方，部分位于所述埋層氧化層旁側，與P型硅襯底具有相鄰區域。

實施步驟（5）時，注入砷或磷，能量為100KeV～350KeV。

本發明的鍺硅HBT器件通過在鍺硅HBT的硅襯底底部形成一埋層氧化層，該埋層氧化層是在硅襯底中注入適當濃度的氧（1e²¹cm^-3～1e²²cm^-3），在硅襯底的底部形成一層富含氧的區域；然后通過高溫熱退火，從而在高濃度的有氧區形成了一埋層氧化層。這層埋層氧化層能實現對硅襯底底部噪聲的隔離，能提高鍺硅HBT器件的噪聲隔離性能。

附圖說明