锗硅异质结晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锗硅异质结晶体管及其制备方法，其中制备方法包括：提供一衬底，在其上形成第一电介质层、赝栅和第二电介质层；形成第三电介质层；形成第一锗硅层、第二多晶硅层、第四电介质层；去除第二电介质层和第三电介质层；形成第五电介质层；去除赝栅上表面的第五电介质层、赝栅和赝栅底部的第一电介质层；在凸型沟槽的底壁形成第二锗硅层；形成第三多晶硅层。本申请首先在所述赝栅侧的衬底上形成第一锗硅层，然后在去除赝栅之后，在衬底表面形成第二锗硅层，本申请通过分段的方式在衬底表面形成锗硅外延层，大幅减少锗硅外延层经历制备其它膜层的热过程次数，从而避免了锗硅外延层中的掺杂离子的扩散，提高了锗硅异质结晶体管的电性能。管的电性能。管的电性能。

【技术实现步骤摘要】
锗硅异质结晶体管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，具体涉及一种锗硅异质结晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]经过几十年的发展，锗硅异质结晶体管(SiGe HBT)技术已经广泛应用于蜂窝电话、个人通信系统、无线电话、全球定位系统接收机、无线局域网及工业和医学等领域中。因此，SiGe HBT技术一直受到研究人员的重视。尽管SiGe HBT的器件性能优异，但其工艺复杂、生产成本高昂，一直制约着此类产品的发展。所以，器件结构的优化和工艺步骤的简化是研究人员主要的研究方向。
[0003]SiGe层的选择性外延技术难度大严重制约SiGe HBT的发展。目前在制备HBT器件的过程中，位于衬底表面的SiGe外延层受温度因素影响较大，在SiGe外延层上的一些膜层的生长工艺大多数都需要在大于400℃的高温环境中制备/淀积，这容易导致SiGe外延层中的掺杂离子(例如硼离子)向外扩散，从而影响HBT器件性能，甚至造成HBT器件失效。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种锗硅异质结晶体管及其制备方法，可以解决目前SiGe HBT的制备过程中，SiGe外延层受多道高温制备器件的其他膜层的工艺步骤(热过程)影响而造成器件性能较差的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种锗硅异质结晶体管的制备方法，包括：
[0006]提供一衬底，所述衬底上形成有第一电介质层、第一多晶硅层和第二电介质层；
[0007]刻蚀所述第二电介质层、所述第一多晶硅层以形成赝栅，其中，所述赝栅的上表面保留剩余的所述第二电介质层；
[0008]形成第三电介质层，所述第三电介质层覆盖所述赝栅的侧表面；
[0009]去除所述赝栅侧的衬底表面的所述第一电介质层；
[0010]通过选择性外延生长工艺在所述赝栅侧的衬底表面形成第一锗硅层；
[0011]形成第二多晶硅层，所述第二多晶硅层覆盖所述第一锗硅层；
[0012]形成第四电介质层，所述第四电介质层覆盖所述第二多晶硅层；
[0013]去除所述赝栅上表面的第二电介质层和所述赝栅侧表面的第三电介质层，其中，所述赝栅与所述第二多晶硅层、所述第四电介质层之间形成开口；
[0014]形成第五电介质层，所述第五电介质层填充所述开口，以及覆盖所述赝栅和所述第四电介质层；
[0015]去除所述赝栅上表面的第五电介质层、所述赝栅和所述赝栅底部的第一电介质层，其中，所述第一锗硅层、所述第二多晶硅层、所述第四电介质层和所述第五电介质层中形成凸型沟槽；
[0016]在所述凸型沟槽的底壁通过选择性外延生长工艺形成第二锗硅层，所述第二锗硅
层的上表面与所述第一锗硅层的上表面齐平；
[0017]形成第三多晶硅层，所述第三多晶硅层覆盖所述第五电介质层以及填充所述凸型沟槽的剩余空间；
[0018]刻蚀所述凸型沟槽侧的所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层、所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层至所述衬底表面，以使所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层、所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层的侧面构成台阶形貌。
[0019]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，所述第一电介质层为氧化硅层；所述第二电介质层为氮化硅层；所述第三电介质层为氮化硅层，所述第四电介质层为氧化硅层，所述第五电介质层为氮化硅层。
[0020]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述第二电介质层；采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述第三电介质层。
[0021]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，采用高温炉管低压化学气相沉积工艺形成所述第五电介质层，其中，形成所述第五电介质层的工艺温度大于600℃。
[0022]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，所述去除所述赝栅上表面的第二电介质层和所述赝栅侧表面的第三电介质层的步骤包括：
[0023]采用干法刻蚀工艺去除所述赝栅上表面的第二电介质层；
[0024]采用湿法刻蚀工艺去除所述赝栅侧表面的第三电介质层。
[0025]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，所述去除所述赝栅上表面的第五电介质层、所述赝栅和所述赝栅底部的第一电介质层的步骤包括：
[0026]采用干法刻蚀工艺去除所述赝栅上表面的第五电介质层；
[0027]采用干法刻蚀工艺去除所述赝栅；
[0028]采用湿法刻蚀工艺去除所述赝栅底部的第一电介质层。
[0029]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，所述刻蚀所述凸型沟槽侧的所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层、所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层至所述衬底表面，以使所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层、所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层的侧面构成台阶形貌的步骤包括：
[0030]刻蚀所述凸型沟槽侧的所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层至所述第二多晶硅层表面；
[0031]刻蚀所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层至所述衬底表面，其中，所述凸型沟槽侧的所述第二多晶硅层的部分表面未被所述第四电介质层覆盖。
[0032]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，所述第一锗硅层的厚度为所述第二锗硅层的厚度为
[0033]可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制备方法中，采用湿法刻蚀工艺去除所述赝栅侧的衬底表面的所述第一电介质层。
[0034]另一方面，本申请实施例还提供了一种锗硅异质结晶体管，包括：
[0035]衬底；
[0036]第一锗硅层，所述第一锗硅层位于所述衬底表面上；
[0037]第二多晶硅层，所述第二多晶硅层覆盖所述第一锗硅层；
[0038]第四电介质层，所述第四电介质层覆盖所述第二多晶硅层的部分表面；
[0039]第五电介质层，所述第五电介质层覆盖所述第四电介质层以及所述第四电介质层的内侧表面和所述第二多晶硅层的内侧表面，其中，所述第五电介质层、所述第四电介质层、第二多晶硅层和所述第一锗硅层中形成有凸型沟槽；
[0040]第二锗硅层，所述第二锗硅层覆盖所述凸型沟槽的底壁，并且所述第二锗硅层的上表面与所述第一锗硅层的上表面齐平；
[0041]第三多晶硅层，所述第三多晶硅层填充所述凸型沟槽的剩余空间以及覆盖所述第五电介质层的上表面。
[0042]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0043]本申请首先在所述赝栅侧的衬底上形成第一锗硅层，然后在去除赝栅之后，在凸型沟槽的底壁形成第二锗硅层，本申请通过分段的方式在衬底表面形成锗硅外延层，大幅减少第三多晶硅层底部的第二锗硅层经历制备其它膜层的热过程次数，从而避免了锗硅外延层中的掺杂离子的扩散，提高了锗硅异质结晶体管的电性能和器件可靠性。
[0044]进一步的，本申请首先利用第三电介质层在赝栅侧形成保护侧墙，然后去除第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锗硅异质结晶体管的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有第一电介质层、第一多晶硅层和第二电介质层；刻蚀所述第二电介质层、所述第一多晶硅层以形成赝栅，其中，所述赝栅的上表面保留剩余的所述第二电介质层；形成第三电介质层，所述第三电介质层覆盖所述赝栅的侧表面；去除所述赝栅侧的衬底表面的所述第一电介质层；通过选择性外延生长工艺在所述赝栅侧的衬底表面形成第一锗硅层；形成第二多晶硅层，所述第二多晶硅层覆盖所述第一锗硅层；形成第四电介质层，所述第四电介质层覆盖所述第二多晶硅层；去除所述赝栅上表面的第二电介质层和所述赝栅侧表面的第三电介质层，其中，所述赝栅与所述第二多晶硅层、所述第四电介质层之间形成开口；形成第五电介质层，所述第五电介质层填充所述开口，以及覆盖所述赝栅和所述第四电介质层；去除所述赝栅上表面的第五电介质层、所述赝栅和所述赝栅底部的第一电介质层，其中，所述第一锗硅层、所述第二多晶硅层、所述第四电介质层和所述第五电介质层中形成凸型沟槽；在所述凸型沟槽底壁通过选择性外延生长工艺形成第二锗硅层，所述第二锗硅层的上表面与所述第一锗硅层的上表面齐平；形成第三多晶硅层，所述第三多晶硅层覆盖所述第五电介质层以及填充所述凸型沟槽的剩余空间；刻蚀所述凸型沟槽侧的所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层、所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层至所述衬底表面，以使所述第三多晶硅层、所述第五电介质层和所述第四电介质层、所述第二多晶硅层、所述第一锗硅层的侧面构成台阶形貌。2.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一电介质层为氧化硅层；所述第二电介质层为氮化硅层；所述第三电介质层为氮化硅层，所述第四电介质层为氧化硅层，所述第五电介质层为氮化硅层。3.根据权利要求1或2所述的锗硅异质结晶体管的制备方法，其特征在于，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述第二电介质层；采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述第三电介质层。4.根据权利要求1或2所述的锗硅异质结晶体管的制备方法，其特征在于，采用高温炉管低压化学气相沉积工艺形成所述第五电介质层，其中，形成所述第五电介质层的工艺温度大于600℃。5.根据权利要求1所述的锗硅异质结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丙永，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：