锗硅异质结双极晶体管结构及其形成方法技术

一种锗硅异质结双极晶体管结构及其形成方法，其中方法包括：提供衬底，所述衬底包括基底和位于所述基底上的集电区，所述集电区包括第一区和位于所述第一区两侧的第二区；形成位于第一区上的主基区和位于第二区上的外基区，所述外基区位于所述主基区侧壁表面和部分顶部表面；在部分所述主基区表面形成发射区，所述发射区和所述外基区相互分立，所述外基区与所述主基区的接触面积增大，有利于减少外基区的连接电阻，从而有利于提高器件的截止频率，提高器件性能。提高器件性能。提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
锗硅异质结双极晶体管结构及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种锗硅异质结双极晶体管结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展以及现代通信对高频带下高性能和低成本的RF组件的需求，传统的硅材料器件无法满足这些性能上新的要求。由于锗硅异质结双极晶体管(Hetero
‑
junction Bipolar Transistor，简称HBT)的高频性能大大优于硅双极晶体管，而与硅工艺的兼容性又使其具有硅的低价格，因此锗硅技术获得了长足的进展，锗硅HBT技术已成为RF集成电路市场的主流技术之一，并对现代通信技术的发展产生了深远的影响。
[0003]现有技术形成锗硅HBT器件中，由于外基区的连接电阻较高限制了器件的截止频率(Cut
‑
Off Frequency)的发展。因此，改进器件外基区连接工艺提高器件性能已成为目前研究的热点。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是提供一种锗硅异质结双极晶体管结构及其形成方法，以提高形成的锗硅异质结双极晶体管结构的性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种锗硅异质结双极晶体管结构，包括：衬底，所述衬底包括基底和位于所述基底上的集电区，所述集电区包括第一区和位于所述第一区两侧的第二区；位于所述第一区上的主基区；位于所述主基区侧壁和部分顶部表面的外基区；位于部分所述主基区表面的发射区，所述发射区和所述外基区相互隔离。
[0006]可选的，所述外基区包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层位于所述第二区顶部表面，所述第一外延层顶部表面高于所述主基区顶部表面，所述第一外延层具有相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述主基区侧壁表面相接触，所述第二外延层位于部分所述主基区顶部以及所述第一侧壁表面。
[0007]可选的，所述外基区还包括第三外延层，所述第三外延层位于所述第二侧壁表面、以及所述第一外延层部分顶部表面。
[0008]可选的，还包括：位于所述发射区、所述外基区和所述主基区之间的保护层，所述保护层使所述外基区部分顶部表面和所述发射区顶部表面暴露。
[0009]相应的，本专利技术的技术方案还提供一种锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括基底和位于所述基底上的集电区，所述集电区包括第一区和位于所述第一区两侧的第二区；形成位于第一区上的主基区和位于第二区上的外基区，所述外基区位于所述主基区侧壁表面和部分顶部表面；在部分所述主基区表面形成发射区，所述发射区和所述外基区相互分立。
[0010]可选的，所述外基区包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层位于所述第二区顶部表面，所述第一外延层顶部表面高于所述主基区顶部表面，所述第一外延层具有
相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述主基区侧壁表面相接触，所述第二外延层位于部分所述主基区顶部以及所述第一侧壁表面；所述第一外延层和所述第二外延层的形成方法包括：在所述第一区上形成第一牺牲层和位于所述第一牺牲层上的第二牺牲层，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层暴露出所述第二区顶部表面；在所述第二区顶部表面形成第一外延层，所述第一外延层顶部表面高于所述第一牺牲层顶部表面，所述第一外延层具有相对的第一侧壁和第二侧壁，且所述第一侧壁与所述第一牺牲层以及所述第二牺牲层侧壁相邻；在所述衬底表面、所述第一外延层的所述第二侧壁和顶部表面形成第三牺牲层，且去除所述第二牺牲层，在所述第一外延层和所述第三牺牲层内形成第一开口，所述第一开口暴露出部分所述第一侧壁；在所述第一开口暴露出的所述第一侧壁表面形成第二外延层。
[0011]可选的，所述第一外延层的形成工艺包括选择性外延生长工艺；所述第二外延层的形成工艺包括选择性外延生长工艺。
[0012]可选的，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的形成方法包括：在所述衬底上形成第一牺牲材料层和位于所述第一牺牲材料层上的第二牺牲材料层；刻蚀所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层，直到暴露出所述衬底表面，以所述第一牺牲材料层为第一牺牲层，以所述第二牺牲材料层为第二牺牲层。
[0013]可选的，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料不同；所述第一牺牲层的材料包括介质材料，所述介质材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种；所述第二牺牲层的材料包括介质材料，所述介质材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。
[0014]可选的，所述第三牺牲层、所述第一开口的形成工艺包括：在所述衬底表面、所述第一外延层和所述第二牺牲层表面形成第三牺牲材料层；在所述第三牺牲材料层表面形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出所述第二牺牲层上的第三牺牲材料层表面；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述第三牺牲材料层，形成所述第三牺牲层，所述第三牺牲层暴露出所述第二牺牲层；去除所述第二牺牲层，形成所述第一开口。
[0015]可选的，所述第三牺牲层的材料包括介质材料，所述介质材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。
[0016]可选的，以所述第一外延层和所述第二外延层为初始外基区；所述方法包括：形成所述初始外基区之后，形成所述主基区；在形成所述主基区之后形成所述发射区。
[0017]可选的，所述主基区和所述发射区的形成方法包括：在所述第三牺牲层表面、所述初始外基区表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分所述第一牺牲层；以所述主基区代替所述第一牺牲层；在所述主基区上形成发射区。
[0018]可选的，所述发射区的形成方法包括：在所述第一掩膜层表面和所述主基区表面形成发射材料层，所述发射材料层顶部高于所述第一掩膜层表面；平坦化所述发射材料层，直到暴露出所述第一掩膜层顶部表面。
[0019]可选的，所述发射材料层的形成工艺包括非选择性外延生长工艺。
[0020]可选的，所述主基区的形成工艺包括选择性外延生长工艺。
[0021]可选的，以主基区代替所述第一牺牲层的方法包括：去除所述第一牺牲层，在初始外基区和所述第一区之间形成第二开口；在所述第二开口暴露出的所述第一区表面形成所
述主基区。
[0022]可选的，所述第一掩膜层的形成方法包括：在所述第三牺牲层表面、所述初始外基区表面形成第一掩膜材料层；在所述第一掩膜材料层表面形成第二图形化层，所述第二图形化层暴露出部分所述第一牺牲层上的第一掩膜材料层表面；以所述第二图形化层为掩膜，刻蚀所述第一掩膜材料层，形成所述第一掩膜层。
[0023]可选的，所述外基区还包括第三外延层，所述第三外延层位于所述第二侧壁表面、以及所述第一外延层部分顶部表面；所述第三外延层的形成方法包括：在所述第一掩膜层和所述发射区表面形成第二掩膜层；图形化所述第一掩膜层和所述第二掩膜层，形成过渡保护层，所述过渡保护层暴露出部分所述第三牺牲层；去除所述第三牺牲层，使所述过渡外基区侧壁和部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锗硅异质结双极晶体管结构，其特征在于，包括：衬底，所述衬底包括基底和位于所述基底上的集电区，所述集电区包括第一区和位于所述第一区两侧的第二区；位于所述第一区上的主基区；位于所述主基区侧壁和部分顶部表面的外基区；位于部分所述主基区表面的发射区，所述发射区和所述外基区相互隔离。2.如权利要求1所述的锗硅异质结双极晶体管结构，其特征在于，所述外基区包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层位于所述第二区顶部表面，所述第一外延层顶部表面高于所述主基区顶部表面，所述第一外延层具有相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述主基区侧壁表面相接触，所述第二外延层位于部分所述主基区顶部以及所述第一侧壁表面。3.如权利要求2所述的锗硅异质结双极晶体管结构，其特征在于，所述外基区还包括第三外延层，所述第三外延层位于所述第二侧壁表面、以及所述第一外延层部分顶部表面。4.如权利要求1所述的锗硅异质结双极晶体管结构，其特征在于，还包括：位于所述发射区、所述外基区和所述主基区之间的保护层，所述保护层使所述外基区部分顶部表面和所述发射区顶部表面暴露。5.一种锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括基底和位于所述基底上的集电区，所述集电区包括第一区和位于所述第一区两侧的第二区；形成位于第一区上的主基区和位于第二区上的外基区，所述外基区位于所述主基区侧壁表面和部分顶部表面；在部分所述主基区表面形成发射区，所述发射区和所述外基区相互分立。6.如权利要求5所述的锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，其特征在于，所述外基区包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层位于所述第二区顶部表面，所述第一外延层顶部表面高于所述主基区顶部表面，所述第一外延层具有相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述主基区侧壁表面相接触，所述第二外延层位于部分所述主基区顶部以及所述第一侧壁表面；所述第一外延层和所述第二外延层的形成方法包括：在所述第一区上形成第一牺牲层和位于所述第一牺牲层上的第二牺牲层，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层暴露出所述第二区顶部表面；在所述第二区顶部表面形成第一外延层，所述第一外延层顶部表面高于所述第一牺牲层顶部表面，所述第一外延层具有相对的第一侧壁和第二侧壁，且所述第一侧壁与所述第一牺牲层以及所述第二牺牲层侧壁相邻；在所述衬底表面、所述第一外延层的所述第二侧壁和顶部表面形成第三牺牲层，且去除所述第二牺牲层，在所述第一外延层和所述第三牺牲层内形成第一开口，所述第一开口暴露出部分所述第一侧壁；在所述第一开口暴露出的所述第一侧壁表面形成第二外延层。7.如权利要求6所述的锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，其特征在于，所述第一外延层的形成工艺包括选择性外延生长工艺；所述第二外延层的形成工艺包括选择性外延生长工艺。8.如权利要求6所述的锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的形成方法包括：在所述衬底上形成第一牺牲材料层和位于所述
第一牺牲材料层上的第二牺牲材料层；刻蚀所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层，直到暴露出所述衬底表面，以所述第一牺牲材料层为第一牺牲层，以所述第二牺牲材料层为第二牺牲层。9.如权利要求8所述的锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料不同；所述第一牺牲层的材料包括介质材料，所述介质材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种；所述第二牺牲层的材料包括介质材料，所述介质材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。10.如权利要求6所述的锗硅异质结双极晶体管结构的形成方法，其特征在于，所述第三牺牲层、所述第一开口的形成工艺包括：在所述衬底表面、所述第一外延层和所述第二牺牲层表面形成第三牺牲材料层；在所述第三牺牲材料层表面形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出所述第二牺牲层上的第三牺牲材料层表面；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述第三牺牲材料层，形成所述第三牺牲层，所述第三牺牲层暴露出所述第二牺牲层；去除所述第二牺牲层，形成所述第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丙永，陈曦，黄景丰，杨继业，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：