锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，在基区的周侧的浅槽场氧中形成一和基区相接触的槽，槽的深度小于等于基区的深度，在槽中填充有多晶硅并在多晶硅中掺入了N型杂质，由掺入N型杂质的多晶硅形成外基区，外基区和基区在基区的侧面相接触，在外基区上形成有金属接触并引出基极。本发明专利技术还公开了一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的制作方法。本发明专利技术能用作高速、高增益HBT电路中的输出器件，为电路提供多一种器件选择，能有效地缩小器件面积、减小器件的寄生效应、减小PNP管的集电极电阻、提高器件的性能；本发明专利技术方法无须额外的工艺条件，能够降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，本专利技术还涉及一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的制作方法。
技术介绍
在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率。在BiCMOS工艺技术中，NPN三极管，特别是锗硅(SiGe)异质结三极管(HBT)或者锗硅碳异质结三极管(SiGeC HBT)则是超高频器件的很好选择。并且SiGe工艺基本与硅工艺相兼容，因此SiGe HBT已经成为超高频器件的主流之一。在这种背景下，其对输出器件的要求也相应地提高，比如具有一定的电流增益系数和截止频率。现有技术中输出器件能采用垂直型寄生PNP三极管，现有BiCMOS工艺中垂直寄生型PNP器件的集电极的引出通常先由一形成于浅槽隔离(STI)即浅槽场氧底部的埋层或阱和器件的集电区相接触并将集电区引出到和集电区相邻的另一个有源区中、通过在该另一个有源区中形成金属接触引出集电极。这样的做法是由其器件的垂直结构特点所决定的。其缺点是器件面积大，集电极的连接电阻大。由于现有技术中的集电极的引出要通过一和集电区相邻的另一个有源区来实现、且该另一个有源区和集电区间需要用STI或者其他场氧来隔离，这样就大大限制了器件尺寸的进一步缩小。
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锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，能用作高速、高增益HBT电路中的输出器件，为电路提供多一种器件选择，能有效地缩小器件面积、减小器件的寄生效应、减小PNP管的集电极电阻、提高器件的性能；本专利技术还提供一种锗硅HBT工艺中垂 直寄生型PNP三极管的制作方法，无须额外的工艺条件，能够降低生产成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供的锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离。PNP三极管的基区由形成于所述有源区中的一 N型离子注入区组成；在所述基区的周侧的所述浅槽场氧中形成一和所述基区相接触的槽，位于所述槽中的所述浅槽场氧都被去除，所述槽的深度小于等于所述基区的深度，在所述槽中填充有多晶硅并在所述多晶硅中掺入了 N型杂质，由掺入N型杂质的所述多晶硅形成外基区，所述外基区和所述基区在所述基区的侧面相接触，在所述外基区上形成有金属接触并引出基极。所述PNP三极管的集电区由形成于所述有源区中的一 P型离子注入区组成，所述集电区的深度大于或等于所述浅槽场氧的底部深度；所述基区位于所述集电区上部并和所述集电区相接触。所述PNP三极管还包括一赝埋层，由形成于所述集电区周侧的所述浅槽场氧底部的P型离子注入区组成，所述赝埋层和所述集电区在所述浅槽场氧底部相接触，在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成有深孔接触并引出集电极。所述PNP三极管的发射区由形成于所述有源区表面的且为P型掺杂的锗硅层组成；所述发射区和所述基区形成接触，在所述发射区顶部形成有金属接触并引出发射极。进一步的改进是，所述槽的深度为500埃 1500埃、宽度为O. 2微米 O. 4微米。为解决上述技术问题，本专利技术提供的锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的制作方法包括如下步骤步骤一、采用刻蚀工艺在硅衬底上形成有源区和浅沟槽。步骤二、在所述浅沟槽底部进行P型离子注入形成赝埋层。步骤三、在所述浅沟槽中填入氧化硅形成浅槽场氧。步骤四、在所述有源区进行N型离子注入形成基区；所述基区的深度小于所述浅沟槽的底部深度。步骤五、在所述有源区中进行P型离子注入形成集电区，所述集电区的深度大于或等于所述浅槽场氧的底部深度，所述集电区在底部和所述赝埋层形成接触；所述集电区的顶部和所述基区形成接触。步骤六、在所述有源区和所述浅槽场氧上形成介质氧化层。步骤七、用光刻胶定义图形，所述光刻胶在所述基区和后续要形成的发射区的接触区域处、以及后续要形成的所述槽的区域处形成窗口 ；所述基区和所述发射区的接触区域位于所述有源区上方且小于等于所述有源区的大小，所述槽的形成区域为所述基区周侧的所述浅槽场氧中。 步骤八、采用干法加湿法刻蚀工艺刻蚀所述光刻胶形成的窗口下方的所述介质氧化层，并进行过量刻蚀将所述槽的形成区域的所述浅槽场氧刻蚀掉并形成所述槽；所述槽和所述基区的侧面相接触，所述槽的深度小于等于所述基区的深度。步骤九、在形成所述槽后的所述硅衬底的正面淀积锗硅层并采用离子注入工艺进行P型掺杂；在所述锗硅层上形成第二介质层。步骤十、采用光刻刻蚀工艺，将所述有源区外部的所述第二介质层和所述锗硅层去除，位于所述有源区表面的所述锗硅层组成发射区。步骤十一、在形成所述发射区后的所述硅衬底的正面淀积多晶硅，所述多晶硅将所述槽完全填充，所述第二介质层将所述发射区和所述多晶硅隔离。步骤十二、对所述多晶硅进行刻蚀，使所述多晶硅只保留于所述槽中，采用光刻胶定义图形，对所述槽中的所述多晶硅进行N型离子注入，由所述槽中且掺入N型杂质的所述多晶硅形成所述外基区，所述外基区和所述基区在所述基区的侧面相接触。步骤十三、在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成深孔接触引出集电极；在所述外基区的顶部形成金属接触引出基极；在所述发射区的顶部形成金属接触引出发射极。进一步的改进是，步骤八中所述槽的深度为500埃 1500埃、宽度为O. 2微米 O.4微米。进一步的改进是，步骤四中所述基区的N型离子注入的工艺条件为注入杂质为憐或者砷、能量条件为IOOKev 300Kev、剂量为IeHcnT2 lel6cnT2。进一步的改进是，步骤二中所述赝埋层的P型离子注入的工艺条件为注入剂量为lel4cm_2 lel6cm_2、能量为小于15keV、注入杂质为硼或二氟化硼。进一步的改进是，步骤五中所述集电区的P型离子注入采用锗硅HBT工艺中CMOSP阱注入工艺。进一步的改进是，步骤九中所述锗硅层的掺杂工艺采用锗硅HBT工艺中的NPN三极管的外基区P+注入工艺。进一步的改进是，步骤十二中所述外基区的N型离子注入采用锗硅HBT工艺中NPN的发射区多晶硅的N+注入。本专利技术锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管能用作高速、高增益HBT电路中的输出器件，为电路提供多一种器件选择。由于采用了先进的深孔接触工艺，其与P型赝埋层的工艺相配合，且此结构将PNP的基区进行侧向连出，极大地节省了 PNP三极管有源区的面积，改善了 PNP三极管的寄生效应，减小了 PNP三极管的集电极电阻，提高器件的性能。本专利技术的制作方法能和锗硅HBT工艺中的NPN三极管的工艺集成，从而能降低生产成本。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1是本专利技术实施例锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的结构示意图；图2-图9是本专利技术实施例锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管在制造过程中的结构不意图；图10是TCAD模拟的本专利技术实施例锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的输入特性曲线；图11是TCAD模拟的本专利技术实施例锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的增益曲线。 具体实施例方式如图1所示，是本专利技术实施例锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的结构示意图。本专利技术实施例锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧I隔离。PNP三极管的基区3由形成于所述有源区中的一 N型离子注入区组成。所述基区的N型离子注入的工艺条件为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，其特征在于：PNP三极管的基区由形成于所述有源区中的一N型离子注入区组成；在所述基区的周侧的所述浅槽场氧中形成一和所述基区相接触的槽，位于所述槽中的所述浅槽场氧都被去除，所述槽的深度小于等于所述基区的深度，在所述槽中填充有多晶硅并在所述多晶硅中掺入了N型杂质，由掺入N型杂质的所述多晶硅形成外基区，所述外基区和所述基区在所述基区的侧面相接触，在所述外基区上形成有金属接触并引出基极；所述PNP三极管的集电区由形成于所述有源区中的一P型离子注入区组成，所述集电区的深度大于或等于所述浅槽场氧的底部深度；所述基区位于所述集电区上部并和所述集电区相接触；所述PNP三极管还包括一赝埋层，由形成于所述集电区周侧的所述浅槽场氧底部的P型离子注入区组成，所述赝埋层和所述集电区在所述浅槽场氧底部相接触，在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成有深孔接触并引出集电极；所述PNP三极管的发射区由形成于所述有源区表面的且为P型掺杂的锗硅层组成；所述发射区和所述基区形成接触，在所述发射区顶部形成有金属接触并引出发射极。

【技术特征摘要】
1.一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，其特征在于 PNP三极管的基区由形成于所述有源区中的一 N型离子注入区组成；在所述基区的周侧的所述浅槽场氧中形成一和所述基区相接触的槽，位于所述槽中的所述浅槽场氧都被去除，所述槽的深度小于等于所述基区的深度，在所述槽中填充有多晶硅并在所述多晶硅中掺入了 N型杂质，由掺入N型杂质的所述多晶硅形成外基区，所述外基区和所述基区在所述基区的侧面相接触，在所述外基区上形成有金属接触并引出基极； 所述PNP三极管的集电区由形成于所述有源区中的一 P型离子注入区组成，所述集电区的深度大于或等于所述浅槽场氧的底部深度；所述基区位于所述集电区上部并和所述集电区相接触； 所述PNP三极管还包括一赝埋层，由形成于所述集电区周侧的所述浅槽场氧底部的P型离子注入区组成，所述赝埋层和所述集电区在所述浅槽场氧底部相接触，在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成有深孔接触并引出集电极； 所述PNP三极管的发射区由形成于所述有源区表面的且为P型掺杂的锗硅层组成；所述发射区和所述基区形成接触，在所述发射区顶部形成有金属接触并引出发射极。2.如权利要求1所述的锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管，其特征在于所述槽的深度为500埃 1500埃、宽度为O. 2微米 O. 4微米。3.一种锗硅HBT工艺中垂直寄生型PNP三极管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、采用刻蚀工艺在硅衬底上形成有源区和浅沟槽； 步骤二、在所述浅沟槽底部进行P型离子注入形成赝埋层； 步骤三、在所述浅沟槽中填入氧化硅形成浅槽场氧； 步骤四、在所述有源区进行N型离子注入形成基区；所述基区的深度小于所述浅沟槽的底部深度； 步骤五、在所述有源区中进行P型离子注入形成集电区，所述集电区的深度大于或等于所述浅槽场氧的底部深度，所述集电区在底部和所述赝埋层形成接触；所述集电区的顶部和所述基区形成接触； 步骤六、在所述有源区和所述浅槽场氧上形成介质氧化层； 步骤七、用光刻胶定义图形，所述光刻胶在所述基区和后续要形成的发射区的接触区域处、以及后续要形成的所述槽的区域处形成窗口 ；所述基区和所述发射区的接触区域位于所述有源区上方且小于等于所述有源区的大小，所述槽的形成区域为所述基区周侧的所述浅槽场氧中； 步骤八、采用干法加湿法刻蚀工艺刻蚀所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帆，王永成，陈雄斌，
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：