[發明專利]自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201210160790.0
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102683401A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 付軍;王玉東;張偉;李高慶;吳正立;崔杰;趙悅;劉志弘
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/10;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

1.一種自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管，所述晶體管主要包括Si集電區、局部介質區、Si集電區和局部介質區上方的基區低電阻金屬硅化物層、單晶鍺硅外延基區和多晶鍺硅基區、基區低電阻金屬硅化物層上方的重摻雜多晶硅抬升外基區、單晶鍺硅外延基區上方的重摻雜多晶硅發射區和發射區-基區隔離介質區、發射區-基區隔離介質區圍成的發射區窗口下的重摻雜單晶發射區、多晶硅發射區表面上的發射區低電阻金屬硅化物層、重摻雜多晶硅抬升外基區上表面的外基區低電阻金屬硅化物層、接觸孔介質層、發射極金屬電極以及基極金屬電極；其中，所述發射區-基區隔離介質區由襯墊氧化硅層和氮化硅內側墻構成，其特征在于：所述基區低電阻金屬硅化物層一直延伸至發射區-基區隔離介質區外側。

2.一種自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述方法至少包括下述步驟：

2.1制備第一導電類型的Si外延層，在所得Si外延層中形成局部介質區，Si外延層中未形成局部介質區的部分為Si集電區；

2.2在所得結構上淀積或者濺射第一金屬層；

2.3在所得結構上淀積并形成第二導電類型的重摻雜第一多晶硅層；淀積第一氧化硅層；

2.4選擇性地先后去掉第一氧化硅層、重摻雜第一多晶硅層和第一金屬層的中間部分，露出Si集電區的中間部分；剩余的第一多晶硅層形成多晶硅抬升外基區；

2.5在Si集電區露出的表面上生長第二導電類型的單晶鍺硅外延基區，同時在第二導電類型的重摻雜多晶硅抬升外基區和金屬層露出的側面上生長第二導電類型的多晶鍺硅基區；

2.6淀積第二氧化硅層；至此形成第一窗口；

2.7在第一窗口內邊緣形成氮化硅內側墻；

2.8去除未被氮化硅內側墻覆蓋的第二氧化硅層，剩余的第二氧化硅層形成襯墊氧化硅層，襯墊氧化硅層和氮化硅內側墻構成發射區-基區隔離介質區，所述發射區-基區隔離介質區圍成發射區窗口，露出單晶鍺硅外延基區表面的中間部分；

2.9淀積第二多晶硅層，并將所述第二多晶硅層重摻雜為第一導電類型的第二多晶硅層；

2.10先后將部分第二多晶硅層和部分第一氧化硅層刻蝕掉，形成重摻雜的第一導電類型的多晶硅發射區；

2.11在多晶硅發射區和剩余的第一氧化硅層外側，淀積第三氧化硅層，然后利用各向異性刻蝕方法形成氧化硅外側墻；

2.12在所得結構上淀積或濺射第二金屬層；

2.13使第一金屬層分別與其所接觸的部分Si集電區、單晶鍺硅外延基區、多晶鍺硅基區和重摻雜多晶硅抬升外基區發生硅化反應，形成基區低電阻金屬硅化物層；使第二金屬層與其所接觸的重摻雜多晶硅抬升外基區發生硅化反應形成外基區低電阻金屬硅化物層；使第二金屬層與其所接觸的多晶硅發射區發生硅化反應，形成發射區低電阻金屬硅化物層；去除第二金屬層與氧化硅外側墻接觸的、未發生硅化反應的部分；使步驟2.10形成的重摻雜的第一導電類型的多晶硅發射區中的雜質通過發射區窗口向下外擴散形成第一導電類型的重摻雜單晶發射區；

2.14淀積接觸孔介質層，制備接觸孔，引出發射極金屬電極和基極金屬電極。

3.根據權利要求2所述的自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，其特征在于，步驟2.1中在Si外延層中制備局部介質區的方法為挖槽再填充介質材料或局部氧化。

4.根據權利要求2所述的自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，其特征在于，步驟2.2中第一金屬層的材質為鈦、鈷或鎳中的一種，第一金屬層的厚度為5nm至500nm之間；步驟2.12中第二金屬層的材質為鈦、鈷或鎳中的一種。

5.根據權利要求2所述的自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，其特征在于，步驟2.3中形成第二導電類型的重摻雜第一多晶硅層的方法是利用劑量大于10¹⁴/cm²的離子注入或在第一多晶硅層的淀積過程中進行原位摻雜。

6.根據權利要求2所述的自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，其特征在于，步驟2.6中第二氧化硅層的厚度為5nm至50nm之間。

7.根據權利要求2所述的自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，其特征在于，步驟2.7中氮化硅內側墻的形成方法是先淀積氮化硅再進行各向異性刻蝕，所述內側墻的寬度在10nm到500nm之間。