[發(fā)明專利]一種基于三多晶SiGe HBT的應變BiCMOS集成器件及制備方法

有效

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• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102751281A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 宋建軍;胡輝勇;李妤晨;宣榮喜;張鶴鳴;舒斌;戴顯英;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/8249
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于半導體集成電路技術領域，尤其涉及一種基于三多晶SiGe?HBT的應變BiCMOS集成器件及制備方法。?

背景技術

半導體集成電路是電子工業(yè)的基礎，人們對電子工業(yè)的巨大需求，促使該領域的發(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)展及國民經濟產生了巨大的影響；目前，電子工業(yè)已成為世界上規(guī)模最大的工業(yè)，在全球市場中占據著很大的份額，產值已經超過了10000億美元。?

Si?CMOS集成電路具有低功耗、高集成度、低噪聲和高可靠性等優(yōu)點，在半導體集成電路產業(yè)中占據了支配地位，然而隨著集成電路規(guī)模的進一步增大、器件特征尺寸的減小、集成度和復雜性的增加，尤其是器件特征尺寸進入納米尺度以后，Si?CMOS器件的材料、物理特征的局限性逐步顯現了出來，限制了Si集成電路及其制造工藝的進一步發(fā)展；盡管微電子學在化合物半導體和其它新材料方面的研究及在某些領域的應用取得了很大進展，但遠不具備替代硅基工藝的條件；而且根據科學技術的發(fā)展規(guī)律，一種新的技術從誕生到成為主力技術一般需要二三十年的時間。所以，為了滿足傳統(tǒng)性能提高的需要，增強SiCMOS的性能被認為是微電子工業(yè)的發(fā)展方向。?

采用應變Si、SiGe技術是通過在傳統(tǒng)的體Si器件中引入應力來改善遷移率，提高器件性能。可使硅片生產的產品性能提高30%～60%，而工藝復雜度?和成本卻只增加1%～3%。對現有的許多集成電路生產線而言，如果采用應變SiGe材料不但可以在基本不增加投資的情況下使生產出來的Si?CMOS集成電路芯片性能明顯改善，而且還可以大大延長花費巨額投資建成的集成電路生產線的使用年限。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于三多晶SiGe?HBT的應變BiCMOS集成器件及制備方法，以實現利用應變SiGe材料在垂直方向電子遷移率和水平方向空穴遷移率高于弛豫Si的特點，在低溫工藝下，制造出性能增強的三多晶SiGeHBT的應變BiCMOS集成器件及電路。?

本發(fā)明的目的在于提供一種基于三多晶SiGe?HBT的應變BiCMOS集成器件，所述雙應變平面BiCMOS集成器件采用三多晶SiGe?HBT，應變SiGe垂直溝道NMOS器件和應變SiGe平面溝道PMOS器件。?

進一步、所述NMOS器件導電溝道為應變SiGe材料，沿溝道方向為張應變。?

進一步、所述PMOS器件導電溝道為應變SiGe材料，沿溝道方向為壓應變。?

進一步、所述NMOS器件導電溝道為回型，且溝道方向與襯底表面垂直。?

進一步、SiGe?HBT器件發(fā)射極、基極和集電極都采用多晶硅接觸。?

進一步、其制備過程采用自對準工藝，并為全平面結構。?

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于三多晶SiGe?HBT的應變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)域進行N型雜質的注入，并在800～950℃，退火30～90min激活雜質，形成N型重摻雜埋層區(qū)域；?

第三步、去除表面多余的氧化層，外延生長一層摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁷cm^-3的Si層，厚度為2～3μm，作為集電區(qū)；?

第四步、在襯底表面熱氧化一層厚度為300～500nm的SiO₂層，光刻隔離區(qū)域，利用干法刻蝕工藝，在深槽隔離區(qū)域刻蝕出深度為3~5μm的深槽；利用化學汽相淀積（CVD）的方法，在600～800℃，在深槽內填充SiO₂，用化學機械拋光（CMP）方法，去除表面多余的氧化層，形成深槽隔離；?

第五步、利用化學汽相淀積（CVD）的方法，在600～800℃，在襯底表面淀積一層厚度為200~300nm的SiO₂層，光刻集電極接觸區(qū)窗口，對襯底進行磷注入，使集電極接觸區(qū)摻雜濃度為1×10¹⁹～1×10²⁰cm^-3，形成集電極接觸區(qū)域，再將襯底在950～1100℃溫度下，退火15～120s，進行雜質激活；?