[發明專利]金屬硅化物自對準鍺硅異質結雙極晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201210161189.3
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102790079A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 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: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/737;H01L21/28;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

本發明涉及一種金屬硅化物自對準鍺硅異質結雙極晶體管及其制備方法。

背景技術

平面硅雙極晶體管是構建模擬集成電路的傳統器件，但由于硅材料在速度上的先天劣勢，歷史上高頻高速應用領域一直由砷化鎵等III-V族化合物半導體器件主宰。窄禁帶鍺硅合金作為基區材料引入硅雙極晶體管得到的鍺硅異質結雙極晶體管，在高頻性能上有了很大的提高，同時還保持了硅基技術成本較低的優勢，因此已經廣泛應用于射頻、微波和高速半導體器件基區集成電路領域，并部分替代了砷化鎵等化合物半導體技術。

雙極晶體管的基極電阻R_B和集電極-基極電容C_BC一直是制約器件高頻性能進一步提高的主要寄生參數，其對器件高頻性能指標的影響可用如下簡化的表達式描述。

fmax=fT8πRBCBC]]>

其中，f_T和f_max分別表示器件的截止頻率和最高振蕩頻率。

此外，R_B還是雙極晶體管熱噪聲的主要來源。因此，為了提高器件的高頻性能和改善器件的噪聲性能，減小R_B一直是雙極晶體管器件與工藝優化的重要任務之一。

采用發射區-外基區自對準結構，即保證器件重摻雜外基區與發射區的間距不取決于而且一般來說遠小于光刻允許的最小線寬或最小套刻間距，是減小R_B的有效途徑之一。

對于通過外延方式生長鍺硅基區的異質結雙極晶體管，自對準抬升外基區的器件結構滿足了較厚的重摻雜外基區與發射區相對位置的自對準要求，因而成為當今高性能自對準鍺硅異質結雙極晶體管工藝的標準器件結構。實現這種自對準抬升外基區器件結構的工藝方案大致可分為兩類。一類的特點是自對準抬升外基區形成于基區外延之后，主要是借助平坦化工藝實現自對準結構。另一類首先淀積重摻雜的多晶抬升外基區，并利用光刻和刻蝕工藝形成發射區窗口，然后再利用選擇性外延工藝在已形成的發射區窗口內生長基區外延層并與事先形成的重摻雜外基區多晶懸臂對接。

以上兩類技術方案的共同缺點是工藝都比較復雜，前者需要昂貴的專用平坦化設備及工藝，后者由于其對器件性能起決定作用的基區需要采用工藝較難控制的選擇性外延的方法來生長，從而可能引起相關的工藝質量控制問題，例如基區與預成形外基區之間通過選擇性外延生長的連接基區中有可能出現空洞等缺陷的問題。因此，到目前為止，自對準抬升外基區鍺硅異質結雙極晶體管的器件結構及其工藝實現方案仍有待改進。

發明內容

為了克服上述的缺陷，本發明提出一種工藝簡單且基極電阻R_B更小的金屬硅化物自對準鍺硅異質結雙極晶體管。

為達到上述目的，一方面，本發明提出一種金屬硅化物自對準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之上的基區，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、基區表面的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；所述基區由單晶鍺硅基區、重摻雜單晶鍺硅基區和重摻雜多晶鍺硅基區組成；所述發射區-基區隔離介質區由L形氧化硅層和氮化硅側墻構成；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。

另一方面，本發明提供一種金屬硅化物自對準鍺硅異質結雙極晶體管制備方法，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在所得結構上制備第二導電類型的鍺硅基區，在對應Si集電區的位置形成單晶鍺硅基區，在對應局部介質區的位置形成多晶鍺硅基區；

2.3淀積或濺射金屬層；

2.4淀積第一氧化硅層；