[發明專利]嵌入式外延外基區雙極晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201210153410.0
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102651384A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 王玉東;付軍;崔杰;趙悅;劉志弘;張偉;李高慶;吳正立;許平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/732;H01L21/331
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所 11325
• 代理人: 張岱

技術領域

本發明涉及一種嵌入式外延外基區雙極晶體管及其制備方法。

背景技術

毫米波和THZ應用將是未來無線技術發展的趨勢，如毫米波通信、THZ通信、THZ成像等。目前這些應用主要依靠三五族器件完成，其存在低集成度、高成本等缺點，而隨著技術的不斷進步，鍺硅器件及技術將成為三五族器件的競爭對手。鍺硅技術目前廣泛應用于通信、雷達及高速電路等各個方面。IBM商用鍺硅工藝Ft已達到350GHz，歐洲IHP開發的鍺硅器件Fmax在常溫下已達到500GHz。針對未來的毫米波和THZ應用，鍺硅器件的性能仍需要不斷提升，這就需要新型的鍺硅器件結構。

傳統雙極晶體管的外基區通常采用注入的方式進行加工，所得結構的性能有缺陷，例如TED(Transient?enhanced?diffusion，瞬時增強擴散)效應等問題會降低器件的微波性能。一些新型的鍺硅雙極器件采用抬升基區的方法進行制備，但是所得結構中側墻下的外基區電阻會較大，從而降低了器件微波性能。

發明內容

為了克服上述的缺陷，本發明提供一種避免TED效應的嵌入式外延外基區雙極晶體管。

為達到上述目的，一方面，本發明提供一種嵌入式外延外基區雙極晶體管，至少包括集電區、所述集電區上的基區和外基區、所述基區上的發射極、以及所述發射極兩側的側墻，所述外基區采用原位摻雜選擇性外延工藝生長而成，而且嵌入在所述集電區內。

特別是，所述外基區的一部分位于所述側墻的下方。

特別是，所述外基區在所述基區上產生應力。

另一方面，本發明提供一種嵌入式外延外基區雙極晶體管的制備方法，所述方法的至少包括下述步驟：

4.1制備第一摻雜類型的集電區；

4.2在所得結構上制備第二摻雜類型的基區；

4.3在基區上依次制備第一介質層；

4.4光刻、刻蝕去除所述第一介質層的裸露部分形成犧牲發射極；

4.5刻蝕未被犧牲發射極覆蓋的基區，刻蝕厚度大于基區的厚度；

4.6在刻蝕所得的結構上制備第二摻雜類型的外基區；

4.7淀積第二介質層形成平坦表面，暴露犧牲發射極的上表面；

4.8去除部分表層犧牲發射極，得到窗口；在所述窗口的內側壁制備內側墻結構；

4.9去除未被內側墻覆蓋的犧牲發射極；

4.10淀積多晶層；

4.11去除步驟4.10中的多晶層和步驟4.7中第二介質層的邊緣部分，形成發射極；

4.12在外基區和發射極表面淀積金屬，形成金屬硅化物；

4.13在所得結構上制備接觸孔，引出發射極電極和基區電極。

特別是，步驟4.2中制備基區的材質是硅、鍺硅或者摻碳鍺硅。

特別是，步驟4.3中第一介質層為復合介質層，所述復合介質層包括淀積在基區表面的氧化硅層和淀積在氧化硅層表面的氮化硅層。

特別是，步驟4.5中刻蝕基區時向側墻下方進行鉆蝕。

特別是，步驟4.6中的外基區使用外延生長方法制備，外基區的材質是硅，或者是鍺硅，或者是摻碳鍺硅；雜質的摻雜濃度在1E19～1E21cm^-3。

特別是，步驟4.12中淀積的金屬是鈦、鈷或鎳中的一種。

本發明嵌入式外延外基區雙極晶體管的設置有嵌入式外延基區，避免了TED效應，同時也降低了器件的外基區電阻，使器件的性能得到提升。

本發明嵌入式外延外基區雙極晶體管的制備方法采用自對準方案實現了上述嵌入式外延外基區雙極晶體管結構，步驟簡練，成本低，操作簡易，所得結構性能良好。

附圖說明

圖1～圖10為本發明嵌入式外延外基區雙極晶體管的制備方法示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和優選實施例對本發明做詳細描述。

本發明嵌入式外延外基區雙極晶體管至少包括集電區、集電區上的基區和外基區、基區上的發射極、以及發射極兩側的側墻。其中，外基區采用原位摻雜選擇性外延工藝生長而成，而且嵌入在所述集電區內。

優選結構是外基區的一部分位于側墻的下方，即在制備該結構時產生一定的鉆蝕。而且外基區在基區上產生應力，此時器件性能更加。

本發明不限于硅雙極晶體管，其它材料可以是鍺硅、三五族等。

本發明嵌入式外延外基區雙極晶體管的設置有嵌入式外延基區，避免了TED效應，同時也降低了器件的外基區電阻，使器件的性能得到提升。