[發(fā)明專利]一種SiGe HBT雙應(yīng)變平面BiCMOS集成器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210243652.9
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102738153A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡輝勇;宋建軍;宣榮喜;呂懿;張鶴鳴;周春宇;舒斌;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/8249
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種SiGe?HBT、雙應(yīng)變平面BiCMOS集成器件及制備方法。?

背景技術(shù)

1958年出現(xiàn)的集成電路是20世紀(jì)最具影響的發(fā)明之一。基于這項(xiàng)發(fā)明而誕生的微電子學(xué)已成為現(xiàn)有現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)，加速改變著人類社會的知識化、信息化進(jìn)程，同時也改變了人類的思維方式。它不僅為人類提供了強(qiáng)有力的改造自然的工具，而且還開拓了一個廣闊的發(fā)展空間。?

半導(dǎo)體集成電路已成為電子工業(yè)的基礎(chǔ)，人們對電子工業(yè)的巨大需求，促使該領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速。在過去的幾十年中，電子工業(yè)的迅猛發(fā)展對社會發(fā)展及國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的影響。目前，電子工業(yè)已成為世界上規(guī)模最大的工業(yè)，在全球市場中占據(jù)著很大的份額，產(chǎn)值已經(jīng)超過了10000億美元。?

硅材料作為半導(dǎo)體材料應(yīng)用經(jīng)歷了50多年，傳統(tǒng)的Si?CMOS和BiCMOS技術(shù)以其低功耗、低噪聲、高輸入阻抗、高集成度、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)在集成電路領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)地位，并按照摩爾定律不斷的向前發(fā)展。目前，全球90%的半導(dǎo)體市場中，都是Si基集成電路。?

但是隨著器件特征尺寸減小、集成度和復(fù)雜性的增強(qiáng)，出現(xiàn)了一系列涉及材料、器件物理、器件結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)等方面的新問題。特別是當(dāng)IC芯片特征尺寸進(jìn)入納米尺度，從器件角度看，納米尺度器件中的短溝效應(yīng)、強(qiáng)場效應(yīng)、?量子效應(yīng)、寄生參量的影響、工藝參數(shù)漲落等問題對器件泄漏電流、亞閾特性、開態(tài)、關(guān)態(tài)電流等性能的影響越來越突出，電路速度和功耗的矛盾也將更加嚴(yán)重，??另一方面，隨著無線移動通信的飛速發(fā)展，對器件和電路的性能，如頻率特性、噪聲特性、封裝面積、功耗和成本等提出了更高的要求，傳統(tǒng)硅基工藝制備的器件和集成電路尤其是模擬和混合信號集成電路，越來越無法滿足新型、高速電子系統(tǒng)的需求。?

為了提高器件及集成電路的性能，研究人員借助新型的半導(dǎo)體材料如：GaAs、InP等，以獲得適于無線移動通信發(fā)展的高速器件及集成電路。盡管GaAs和InP基化合物器件頻率特性優(yōu)越，但其制備工藝比Si工藝復(fù)雜、成本高，大直徑單晶制備困難、機(jī)械強(qiáng)度低，散熱性能不好，與Si工藝難兼容以及缺乏象SiO₂那樣的鈍化層等因素限制了它的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。?

由于Si材料載流子材料遷移率較低，所以采用Si?BiCMOS技術(shù)制造的集成電路性能，尤其是頻率性能，受到了極大的限制；而對于SiGe?BiCMOS技術(shù)，雖然雙極晶體管采用了SiGe?HBT，但是對于制約BiCMOS集成電路頻率特性提升的單極器件仍采用Si?CMOS，所以這些都限制BiCMOS集成電路性能地進(jìn)一步提升。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種SiGe?HBT、雙應(yīng)變平面BiCMOS集成器件及制備方法，以實(shí)現(xiàn)利用電子遷移率高的張應(yīng)變Si和空穴遷移率高的壓應(yīng)變SiGe分別作為NMOS和PMOS器件的導(dǎo)電溝道，有效地提高SiGe?HBT、雙應(yīng)變平面BiCMOS器件及電路的性能。?

本發(fā)明的目的在于提供一種SiGe?HBT、雙應(yīng)變平面BiCMOS集成器件及電路的制備方法，采用應(yīng)變Si平面溝道NMOS器件、應(yīng)變SiGe平面溝道PMOS器件及雙多晶SiGe?HBT器件。?

進(jìn)一步、NMOS器件導(dǎo)電溝道為應(yīng)變Si材料，沿溝道方向?yàn)閺垜?yīng)變。?

進(jìn)一步、PMOS器件導(dǎo)電溝道為應(yīng)變SiGe材料，沿溝道方向?yàn)閴簯?yīng)變。?

進(jìn)一步、PMOS器件采用量子阱結(jié)構(gòu)。?

進(jìn)一步、SiGe?HBT器件的基區(qū)為應(yīng)變SiGe材料。?

進(jìn)一步、SiGe?HBT器件的發(fā)射極和基極采用多晶硅材料。?

本發(fā)明的目的在于提供一種SiGe?HBT、雙應(yīng)變平面BiCMOS集成器件的制備方法，包括如下步驟：?

第一步、選取摻雜濃度為5×10¹⁴～5×10¹⁵cm^-3的P型Si片作為襯底；?

第二步、在襯底表面熱氧化一厚度為300～500nm的SiO₂層，光刻埋層區(qū)域，對埋層區(qū)域進(jìn)行N型雜質(zhì)的注入，并在800～950℃，退火30～90min激活雜質(zhì)，形成N型重?fù)诫s埋層區(qū)域；?

第三步、去除表面多余的氧化層，利用化學(xué)汽相淀積（CVD）的方法，在600～750℃，在襯底上生長Si外延層，厚度為2～3μm，N型摻雜，摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁷cm^-3，作為集電區(qū)；?