[發(fā)明專(zhuān)利]鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210171863.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103456628A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周正良;周克然;陳曦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/331
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/331
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

1.鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，在P型硅襯底上形成N型埋層，在所述N型埋層上進(jìn)行低N-摻雜外延生長(zhǎng)；在N型埋層上進(jìn)行N型離子注入形成第一離子注入?yún)^(qū)；生長(zhǎng)局部氧化層或形成淺溝槽作為隔離區(qū)，定義形成基區(qū)有源區(qū)；生長(zhǎng)一犧牲氧化硅層，在所述N型埋層上進(jìn)行N型離子注入形成第二離子注入?yún)^(qū)，所述第二離子注入?yún)^(qū)成為集電極的低電阻底座；

步驟二，濕法刻蝕去除犧牲氧化硅層，對(duì)硅片表面進(jìn)行清洗得到無(wú)缺陷的單晶硅表面；

步驟三，生長(zhǎng)鍺硅外延層，基區(qū)有源區(qū)和第一離子注入?yún)^(qū)上的鍺硅外延層為單晶硅結(jié)構(gòu)，隔離區(qū)上的鍺硅外延層為多晶硅結(jié)構(gòu)；所述鍺硅外延層分為硅緩沖層、鍺硅層和硅帽層，其中鍺硅層和硅帽層分別摻雜有硼；所述硅緩沖層的厚度為100～500埃；所述鍺硅層的厚度為200～800埃，其中20～300埃摻雜硼，摻雜濃度在2×10¹⁹cm^-3～6×10¹⁹cm^-3；所述硅帽層的厚度為200～500埃，其中摻雜濃度為10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm^-3；

步驟四，使用光刻膠遮擋基區(qū)有源區(qū)和外基區(qū)，干法刻蝕去除未被遮擋的部分隔離區(qū)的多晶硅結(jié)構(gòu)和第一離子注入?yún)^(qū)上的單晶硅結(jié)構(gòu)；

步驟五，淀積發(fā)射極窗口介質(zhì)，光刻定義發(fā)射極窗口和集電極引出端有源區(qū)，干法和濕法刻蝕打開(kāi)發(fā)射極窗口和集電極引出端有源區(qū)；

步驟六，清洗硅片表面并淀積N型多晶硅；

步驟七，使用光刻膠遮擋發(fā)射極和集電極引出端區(qū)，刻蝕去除未遮擋區(qū)域的多晶硅和發(fā)射極窗口介質(zhì)，在光刻膠的遮擋下對(duì)外基區(qū)進(jìn)行P型離子注入，去除光刻膠，再淀積介質(zhì)并回刻形成多晶硅側(cè)墻；

步驟八，進(jìn)行熱退火，發(fā)射極多晶硅中的雜質(zhì)激活并擴(kuò)散形成發(fā)射極-基極結(jié)，鍺硅外延層和集電區(qū)的雜質(zhì)激活并擴(kuò)散形成基極-集電極結(jié)；

步驟九，淀積硅化物合金層，采用接觸孔工藝和金屬連線(xiàn)工藝對(duì)發(fā)射極、基極和集電極進(jìn)行連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟一中，所述N型埋層為重?fù)诫s，注入離子為砷，注入能量為30～120keV,劑量為10¹⁵～10¹⁶cm^-2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟一中，采用爐管進(jìn)行高溫推進(jìn)，推進(jìn)溫度在1000～1100℃，時(shí)間為30～120分鐘，然后生長(zhǎng)低N-摻雜外延，摻雜雜質(zhì)是磷，摻雜濃度在2×10¹⁵～5×10¹⁶cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟一中，所述第一離子注入?yún)^(qū)的注入離子是磷，注入能量為80～180keV,劑量為10¹⁵～10¹⁶cm^-2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟四中，采用20%～50%的過(guò)刻蝕進(jìn)行干刻，所述第一離子注入?yún)^(qū)的單晶硅刻蝕去除500埃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟五中，所述發(fā)射極窗口介質(zhì)為氧化硅加氮化硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟六中，所述多晶硅為N型重?fù)诫s，摻雜離子為磷和/或砷，濃度大于10²⁰cm^-3。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟六中，清洗硅片表面后且淀積多晶硅前，快速熱氧化生長(zhǎng)5～10埃的氧化層。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟七中，對(duì)外基區(qū)進(jìn)行低能量高劑量的P型離子注入，注入離子是硼或氟化硼，注入能量為5～120keV,注入劑量為10¹⁵～10¹⁶cm^-2。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型三極管器件的制造方法，其特征在于，在步驟八中，熱退火的溫度為1015℃～1050℃，時(shí)間是5～30秒，形成300～500埃且緩變的發(fā)射極-基極結(jié)。