[發明專利]一種SOI SiGe BiCMOS集成器件及制備方法

有效

• 申請號: 201210244461.4
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102800681A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 張鶴鳴;周春宇;宋建軍;胡輝勇;王海棟;宣榮喜;李妤晨;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體集成電路技術領域，尤其涉及一種制備SOI?SiGe?BiCMOS集成器件及制備方法。?

背景技術

半導體集成電路技術是高科技和信息產業的核心技術，已成為衡量一個國家科學技術水平、綜合國力和國防力量的重要標志，而以集成電路為代表的微電子技術則是半導體技術的關鍵。半導體產業是國家的基礎性產業，其之所以發展得如此之快，除了技術本身對經濟發展的巨大貢獻之外，還與它廣泛的應用性有關。?

英特爾（Intel）創始人之一戈登·摩爾（Gordon?Moore）于1965年提出了“摩爾定律”，該定理指出：集成電路芯片上的晶體管數目，約每18個月增加1倍，性能也提升1倍；多年來，世界半導體產業始終遵循著這條定律不斷地向前發展，尤其是Si基集成電路技術，發展至今，全世界數以萬億美元的設備和技術投入，已使Si基工藝形成了非常強大的產業能力。2004年2月23日英特爾首席執行官克萊格·貝瑞特在東京舉行的全球信息峰會上表示，摩爾定律將在未來15到20年依然有效，然而推動摩爾定律繼續前進的技術動力是：不斷縮小芯片的特征尺寸。目前，國外45nm技術已經進入規模生產階段，32nm技術處在導入期，按照國際半導體技術發展路線圖ITRS，下一個節點是22nm。?

不過，隨著集成電路技術的繼續發展，芯片的特征尺寸不斷縮小，在Si芯片制造工業微型化進程中面臨著材料物理屬性，制造工藝技術，器件結構等?方面極限的挑戰。比如當特征尺寸小于100nm以下時由于隧穿漏電流和可靠性等問題，傳統的柵介質材料SiO₂無法滿足低功耗的要求；納米器件的短溝道效應和窄溝道效應越發明顯，嚴重影響了器件性能；傳統的光刻技術無法滿足日益縮小的光刻精度；因此傳統Si基工藝器件越來越難以滿足設計的需要。?

為了滿足半導體技術的進一步發展需要，大量的研究人員在新結構、新材料以及新工藝方面的進行了深入的研究，并在某些領域的應用取得了很大進展。這些新結構和新材料對器件性能有較大的提高，可以滿足集成電路技術繼續符合“摩爾定理”迅速發展的需要。?

SOI（Silicon-On-Insulator，絕緣襯底上的硅）技術是在頂層硅和背襯底之間引入了一層埋氧化層。通過在絕緣體上形成半導體薄膜，SOI材料具有了體硅所無法比擬的優點；實現了集成電路中元器件的介質隔離，徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應；采用這種材料制成的集成電路還具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應小及特別適用于低壓低功耗電路等優勢，因此可以說SOI將有可能成為深亞微米的低壓、低功耗集成電路的主流技術。此外，SOI材料還被用來制造MEMS光開關，如利用體微機械加工技術。?

因此，目前工業界在制造大規模集成電路尤其是數模混合集成電路時，仍然采用Si?BiCMOS或者SiGe?BiCMOS技術（Si?BiCMOS為Si雙極晶體管BJT+Si?CMOS，SiGe?BiCMOS為SiGe異質結雙極晶體管HBT+Si?CMOS）。?

發明內容

本發明的目的在于利用在一個襯底片上制備應變SiGe平面溝道PMOS器件、應變SiGe平面溝道NMOS器件和雙極晶體管，構成平面BiCMOS集成器件及電路，以實現器件與集成電路性能的最優化。?

本發明的目的在于提供一種SOI?SiGe?BiCMOS集成器件，NMOS器件和PMOS器件均為應變SiGe?MOS器件，雙極器件為SiGe?HBT器件。?

進一步、PMOS器件采用量子阱結構。?

進一步、器件襯底為SOI材料。?

進一步、SiGe?HBT器件的發射極、基極和集電極都采用多晶硅材料。?

進一步、該SiGe?HBT器件基區為SiGe材料。?

進一步、SiGe?HBT器件制備過程采用自對準工藝，并為全平面結構。?

本發明的另一目的在于提供一種SOI?SiGe?BiCMOS集成器件的制備方法，包括如下步驟：?

第一步、選取氧化層厚度為150~400nm，上層Si厚度為100～150nm，N型摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁷cm^-3的SOI襯底片；?

第二步、利用化學汽相淀積（CVD）的方法，在600～750℃，在襯底上生長一層厚度為50～100nm的N型Si外延層，作為集電區，該層摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁷cm^-3；?