ＢｉＣＭＯＳ半导体结型可变电容及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种ＢｉＣＭＯＳ半导体结型可变电容，它包含以下部分：（ａ）衬底材料，包含Ｎ型的集电极区，该集电极区叠加在同导电类型的次集电极区；相应的集电极区上有多个隔离区；（ｂ）Ｎ型穿通注入区，位于至少一对隔离区之间，并连接次集电极区；（ｃ）覆盖在衬底材料之上的锗硅外延层，它包含非本征基区，导电类型是Ｐ型；该锗硅外延层覆盖在不包括穿通注入区的区域；（ｄ）位于衬底上部的铟注入集电极区，位于非本征基区与次集电极区之间。此外，本发明专利技术还公开了该ＢｉＣＭＯＳ半导体结型可变电容的制造方法。本发明专利技术的可变电容具有高可调性、高线性度和高品质因子，且易于集成到现有的ＢｉＣＭＯＳ工艺中去。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 涉及一种半导体器件，尤其涉及一种BiCMOS半导体结型可变电容；此外， 本专利技术还涉及该BiCMOS半导体结型可变电容的制造工艺方法。
技术介绍
可变电容是一种电容值可变的电子器件，它的值由加载在两端的电压或者电流来 控制。可变电容的主要应用是在所谓的电压可控振荡器(VCO)。比如，电压控制振荡器应用 在需要可变的频率的电路中，或者一个信号需要同步到一个参考信号上去。目前许多可变电容已经被开除来，并且有的已经成功地应用在集成电路技术中。 比如，CMOS和BiCMOS中的pn- 二极管，肖特基二极管的可变电容的集成依赖于集成电路技 术的能力。通常高射频应用需要集成这种器件，比如BiCMOS技术(双极CMOS，由双极型门 电路和互补金属氧化物半导体门电路构成，将双极工艺和CMOS工艺兼容)。但在这种技术 中，可变电容不是一种标准的器件。通常是建议用三极管的基极-集电极的结电容来用作 可变电容。一个器件用作可变电容，一般来说必须满足以下几个标准中的一个，甚至两个或 者更多(1)高度的可调性，通常3个数量级或者更高；(2)品质因子，即Q，必须高，通常20 个数量级或者更高；(3)器件必须展现线性度。许多以前已知的可变电容并不能符合上述要求。比如传统的基极-集电极结可变 电容依赖于NPN三极管的基极-集电极杂质分布，但它并没有针对可变电容的可调性进行 优化，或者线性度不好。又如传统的MOS可变电容可调性高，然而现在通常需要更高的可调 性。纵观上述传统可变电容的缺点，仍然持续地需要提供一种新的、改善过的既能满 足上述要求又能整合到BiCMOS技术中的器件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种BiCMOS半导体结型可变电容，它具有高 可调性、高线性度和高品质因子，易于集成到现有的BiCMOS工艺中去。为此还提供这种可 变电容的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种BiCMOS半导体结型可变电容，它包含以下 部分(a)衬底材料，包含N型的集电极区，该集电极区叠加在同导电类型的次集电极 区；相应的集电极区上有多个隔离区；(b)N型穿通注入区，位于至少一对隔离区之间，并连接次集电极区；(c)覆盖在衬底材料之上的锗硅外延层，它包含非本征基区，导电类型是P型；该 锗硅外延层覆盖在不包括穿通注入区的区域；(d)位于衬底上部的铟注入集电极区，位于非本征基区与次集电极区之间。所述的隔离区是STI (浅沟槽隔离)或者LOCOS (选择性氧化)或其它隔离方式。所述的铟注入集电极区没有和所述非本征基区直接接触。所述铟注入集电极区与次集电极区之间有磷注入集电极区。此外，本专利技术还提供上述BiCMOS半导体结型可变电容的制造方法，包括如下步 骤步骤1，在衬底较低的部分形成次集电极区； 步骤2，在衬底的上部形成一系列的隔离区；步骤3，通过铟注入在衬底上部形成集电极区；步骤4，在至少一对隔离区之间形成穿通注入区，用于连接次集电极区；步骤5，在集电极区上面形成锗硅外延层和非本征基区，该锗硅外延层不覆盖穿通 注入区。步骤1中通过注入磷离子形成次集电极区，其中磷的剂量是1E13到1E16，注入能 量从250keV到300keV。在所述注入磷离子之后加一次退火来激活注入的离子，退火温度为 950度到1020度，时间为10秒钟。步骤2中所述的隔离区是STI或者L0C0S。步骤3通过铟和磷注入在所述次集电极区上面依次叠加形成磷注入集电极区和 铟注入集电极区，该磷注入集电极区位于该铟注入集电极区与该次集电极区之间。所述铟 注入中铟的剂量为1E13到1E14，注入能量为30keV到IOOkeV ；所述磷注入中磷的剂量为 1E12到1E13，注入能量为200keV。和现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果本专利技术所展现的基于BiCMOS技术的 新型基极-集电极准高突变结可变电容具有高可调性，高线性度和高品质因子等优点，这 是传统的类似结型可变电容所不具备的。同时这种结型可变电容也与现有的BiCMOS技术 相兼容，在提高器件性能的同时并未增加工艺的复杂性和额外的生产成本。附图说明图1是本专利技术步骤1完成后的结构示意图；图2是本专利技术步骤2完成后的结构示意图；图3是本专利技术步骤3完成后的结构示意图；图4是本专利技术步骤4完成后的结构示意图；图5是本专利技术步骤5完成后的结构示意图。其中，1是次集电极区；2是注入的磷离子，用于形成次集电极区1 ；3是隔离区；4 是集电极区，由磷注入形成；5是集电极区，由铟注入形成；6是穿通注入区，连接次集电极 区1 ；7是锗硅外延层；8是非本征基区。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。在BiCMOS制造工艺中，以兼容的工艺条件，通过铟注入到集电极区域，本专利技术提 供了一种新型的结型可变电容。这种可变电容具有比传统可变电容更多的优点，更多地符 合高性能可变电容的要求。其相关的制造方法，没有与现BiCMOS工艺不兼容之处，且该方法工艺步骤简单，成本较低，其主要步骤在于步骤1，在硅衬底材料上注入磷离子2，在衬底较低的部分形成次集电极区1， 其导电类型为N型(如图1所示)；其中磷的剂量可以是1E13到1E16，注入能量可以从 250keV(千电子伏特)到300keV ；注入之后可以加一次退火来激活注入的离子，退火采用的 温度大约为950°C到1020°C，时间大约10秒钟；步骤2，在衬底上部形成一系列的隔离区3，例如STI (浅沟槽隔离)或者LOCOS (选 择性氧化)或其它隔离方式(如图2所示)；如采用STI，STI的深度为3000埃到4000 埃，侧边倾斜角从80度到88度左右，填充的电介质材料是二氧化硅，填充方法采用传统的 HDPCVD (高密度等离子体化学气相淀积)；如采用L0C0S，则其厚度为3500埃左右；步骤3，通过铟和磷注入在次集电极区1上面依次叠加形成集电极区4 (由磷注入 形成)和集电极区5 (由铟注入形成)(如图3所示)；该步骤用铟注入来控制形成集电极区 5是该基极-集电极准高突变结可变电容制造方法的关键步骤；其中，铟的剂量选择从1E13 到1E14，注入能量从30keV到IOOkeV ；而磷的剂量选择是从1E12到1E13，注入能量大约为 200keV ；步骤4，在至少一对隔离区3之间形成穿通注入区6，用于连接次集电极区1 (如 图4所示)；穿通注入采用磷注入，可以分两次进行，一次注入的较深，一次注入的较浅，它 们的注入能量可以分别采用250keV和IOOkeV ；注入的剂量则尽可能高，以减小链接的电阻 值；步骤5，在集电极区5上面形成锗硅外延层7和P型非本征基区8，锗硅外延层7包 含非本征基区8，导电类型是P型，这层锗硅外延层7不覆盖穿通注入区6，同时集电极区5 没有和非本征基区8直接接触(如图5所示)；非本征基区8掺杂的杂质是硼，或者其它P型 杂质，体浓度大约为5E20每立方厘米；掺杂的方式可以选择在位掺杂(in-situ doping)， 也可以选择注入的方式；锗的含量可以从到10%。如图5所示，本专利技术的BiCMOS半导体结型可变电容是一种由异质结三极管的基区 和集电区构成的准高突变结可变电容，它包含以下部分(a)衬底材料，包含N型的集电极区，集电极区4和集电极区5叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＢｉＣＭＯＳ半导体结型可变电容，其特征在于，它包含以下部分：（ａ）衬底材料，包含Ｎ型的集电极区，该集电极区叠加在同导电类型的次集电极区；相应的集电极区上有多个隔离区；（ｂ）Ｎ型穿通注入区，位于至少一对隔离区之间，并连接次集电极区；（ｃ）覆盖在衬底材料之上的锗硅外延层，它包含非本征基区，导电类型是Ｐ型；该锗硅外延层覆盖在不包括穿通注入区的区域；（ｄ）位于衬底上部的铟注入集电极区，位于非本征基区与次集电极区之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱文生，刘冬华，胡君，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31