[發明專利]鍺硅異質結雙極型晶體管制造方法

有效

• 申請號: 201310365041.6
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104425244B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 周正良;陳曦;潘嘉
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/22
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是指一種鍺硅異質結雙極型晶體管制造方法。

背景技術

射頻電路應用需要有較高特征頻率和擊穿電壓的乘積的器件，這一需求主要來自兩個方面，一是射頻應用本身需要較高特征頻率的器件，二是為驅動射頻器件中進行內匹配的電容和電感，需要較高的工作電壓和工作電流，而工作電壓主要由器件的擊穿電壓決定。小柵寬的CMOS器件可以達到200GHz以上的特征頻率，但其擊穿電壓和相應的工作電壓較低，用CMOS設計射頻電路是有挑戰性的；相比之下，鍺硅異質結雙極型晶體管（HBT：Heterojunction?Bipolar?Transistor）器件則在相同的特征頻率下有大致2倍的工作電壓，用它設計射頻電路有優勢；如何在不明顯增加工藝成本的基礎上，進一步增加特征頻率和擊穿電壓的乘積是鍺硅HBT研發的一個重要的努力方向。

常規的鍺硅異質結雙極型晶體管，其結構如圖1所示，其制造方法大致包含如下步驟：在P型基板1’、N型埋層2’、低摻雜N型外延3’及集電極引出端5’完成后，生長場氧4’或用淺槽作為隔離，在基區有源區的中心離子注入形成選擇性集電區6’，隨后淀積一層氧化硅和一層無定形硅，光刻和干法刻蝕無定形硅打開基區有源區；濕法去除露出的氧化硅并清洗硅表面，進行鍺硅外延層7’的生長；淀積介質疊層，光刻和刻蝕打開外基區；淀積介質并回刻形成側墻9’；淀積外基區多晶硅11’，回刻多晶硅使表面在介質疊層下，進行大劑量小能量P型離子注入以形成重摻雜的外基區多晶硅；淀積氧化硅介質層12’，通過化學機械研磨進行表面平坦化，在外基區有氧化硅；干法刻蝕其它區域的多晶硅而形成基區，隨后用濕法去除底層氧化硅而部分存留基區多晶硅；淀積氧化硅-氮化硅-氧化硅疊層，回刻形成ONO側墻13’，濕法去除ONO側墻的外部及底部氧化硅層，淀積發射極多晶硅15’，發射極多晶硅是N型重摻雜的，光刻和刻蝕形成發射極，再淀積氧化硅并回刻形成發射極側墻16’，快速熱退火激活和擴散摻雜質，這樣器件就形成了。

上述制造方法，由于光刻套準精度，選擇性發射極離子注入區6’比發射極窗口要大，這樣會降低和外基區17’的距離從而增大基區-集電區的電容，而為降低外基區電阻而增大基區多晶硅的P型離子注入劑量也受到基區-集電區電容增大的限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種鍺硅異質結雙極型晶體管制造方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種鍺硅異質結雙極型晶體管制造方法，包含如下工藝步驟：

第1步，在輕摻雜P型襯底上形成N型埋層，再生長N型外延區；在外延區內形成淺槽隔離，用N型離子注入在集電極的引出端形成低電阻下沉通道；

第2步，在基區有源區的中心離子注入形成選擇性集電區，再用低溫外延生長鍺硅層，光刻和干刻去除基區以外的鍺硅層，形成內外鍺硅基區；

第3步，淀積介質疊層，光刻和刻蝕打開外基區；

第4步，淀積介質并回刻，形成側墻；

第5步，利用自對準外基區窗口進行P型離子注入形成重摻雜外基區；

第6步，濕法去除側墻后，淀積外基區多晶硅；

第7步，回刻外基區多晶硅，再進行離子注入形成重摻雜的外基區多晶硅；

第8步，淀積氧化硅介質層并進行化學機械研磨平坦化；

第9步，以外基區上的氧化硅介質層作為阻擋層，進行多晶硅干法刻蝕，并用濕法去除外延上的氧化硅層，外基區多晶硅上的氧化硅層保留；

第10步，淀積氧化硅-氮化硅-氧化硅疊層，回刻形成側墻，利用光刻膠打開窗口，進行自對準發射極窗口的選擇性集電區離子注入；

第11步，濕法去除側墻外部及底部的氧化硅層，淀積發射極多晶硅；

第12步，光刻及刻蝕形成發射極，再淀積介質層，快速熱退火后回刻介質層形成側墻。

進一步地，所述第1步中，形成電下沉通道的N型離子注入的雜質為磷，注入能量為50～150KeV，注入劑量為10¹⁵～10¹⁶CM^-2。

進一步地，所述第2步中，選擇性集電區的離子注入的雜質為磷，注入能量為100～300KeV，注入劑量為10¹²～10¹³CM^-2。

進一步地，所述第3步中，介質疊層優選地從下至上依次為氧化硅-多晶硅-氧化硅，優選地各層厚度對應依次為