[發(fā)明專利]鍺硅HBT工藝中的橫向寄生PNP器件及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210487432.0
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103839985A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周正良;陳曦
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/08;H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體是指一種鍺硅HBT工藝中的橫向寄生PNP器件，本發(fā)明還涉及所述器件的制造方法。

背景技術(shù)

常規(guī)的鍺硅HBT工藝中的橫向寄生型PNP三極管，它的基本器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，由一個P型的高摻雜的環(huán)形有源區(qū)9為發(fā)射極，中間有一多邊形的區(qū)域（發(fā)射區(qū)9之間的區(qū)域），上有介質(zhì)層11及多晶硅8來阻擋P型離子注入；基極是一N型的外延區(qū)，下面有N型埋層2為低電阻的通道，并由外圈的N型電下沉通道5連接到硅表面；集電極為一P型輕摻雜區(qū)6；發(fā)射區(qū)9和集電區(qū)6之間由場氧4或淺溝槽為隔離。這樣形成的器件的發(fā)射區(qū)9是多邊形的外環(huán)，其有效發(fā)射極面積是圖1中區(qū)域9超過隔離氧化硅的部分，基區(qū)是L形的，這樣發(fā)射極面積較小，基區(qū)較寬，這兩個因素都會降低從發(fā)射極擴散到集電極的電流，這樣橫向PNP的直流放大倍數(shù)H_FE會較低，一般在25以下。但對某些應(yīng)用，H_FE在必須在50以上，這樣原設(shè)計的器件應(yīng)用會受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種鍺硅HBT工藝中橫向寄生PNP器件，以降低基極電流，提高器件直流放大倍數(shù)或者器件的截止頻率。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供所述鍺硅HBT工藝中橫向寄生PNP器件的制造方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的鍺硅HBT工藝中橫向寄生PNP器件，結(jié)構(gòu)為：

發(fā)射區(qū)，在器件的俯視角度上是一個P型重摻雜的的多邊形環(huán)，在環(huán)形發(fā)射區(qū)的中間是一個由鍺硅HBT的發(fā)射極窗口介質(zhì)及多晶硅的形成的多邊形阻擋；

基區(qū)，是由N型埋層上的低摻雜的N型外延層組成，并由埋層和基區(qū)下沉通道引出；

集電區(qū)，由低摻雜的P型離子注入?yún)^(qū)及重摻雜引出區(qū)組成，集電區(qū)上方的硅表面覆蓋金屬硅化物；

在N型外延層表面，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)之間的外延表面具有介質(zhì)層及鍺硅外延作隔離，集電區(qū)和基區(qū)之間用淺溝槽或場氧隔離；環(huán)形發(fā)射區(qū)及環(huán)形發(fā)射區(qū)的包圍區(qū)域覆蓋鍺硅外延，環(huán)形發(fā)射區(qū)包圍區(qū)域的鍺硅外延上方依次覆蓋有介質(zhì)層、多晶硅及金屬硅化物；基區(qū)下沉通道上方的硅表面依次覆蓋多晶硅及金屬硅化物；發(fā)射區(qū)上方的鍺硅外延上也覆蓋金屬硅化物；

整個器件表面具有層間介質(zhì)，各接觸孔分別穿通層間介質(zhì)接觸到所述基區(qū)下沉通道、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)上方鍺硅外延上的金屬硅化物，將寄生PNP管的基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)引出，形成所述寄生PNP管的基極、集電極及發(fā)射極。

進一步地，所述的橫向寄生PNP器件在俯視角度上是同心的多邊形，較佳地是八邊形。

本發(fā)明所述的鍺硅HBT工藝中的橫向寄生PNP器件的制造方法，包括如下步驟：

第1步，在P型硅襯底上形成重摻雜的N型埋層，并進行高溫長時間推進；

第2步，在N型埋層上生長輕摻雜的N型外延層；

第3步，再N型外延層上形成淺溝槽或者場氧隔離區(qū)；

第4步，離子注入重摻雜的N型下沉電連接通道引出N型埋層，及離子注入輕摻雜的P型集電區(qū)，然后進行一次高溫推進；

第5步，在N型外延表面淀積鍺硅窗口介質(zhì)，優(yōu)選地介質(zhì)材料是一層氧化硅和一層多晶硅，光刻和干刻打開鍺硅窗口，生長鍺硅外延層，在窗口打開的有源區(qū)形成單晶硅，而其它區(qū)域則形成多晶硅；

第6步，光刻和干刻形成橫向寄生PNP的發(fā)射區(qū)以及有源區(qū)外的用于和接觸孔連接的引出區(qū)域；

第7步，光刻和干刻形成寄生PNP發(fā)射極中心的阻擋區(qū)及基區(qū)的多晶硅；并在光刻膠去除前進行低能量高劑量的P型離子注入；

第8步，快速熱退火激活注入的雜質(zhì)離子，再形成金屬硅化物，器件表面淀積層間介質(zhì)，并依次形成接觸孔和金屬連線完成對發(fā)射極、基極和集電極的連接。

進一步地，所述第1步中N型埋層的注入離子是砷，注入劑量為10¹⁵～10¹⁶cm^-2、能量為50～100keV；所述高溫推進的溫度在1000～1150℃，時間在30～300分鐘。

進一步地，所述第2步中N型外延的摻雜離子為磷，體濃度在5x10¹⁵～2x10¹⁶cm^-3。