锗硅异质结双极晶体管及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种锗硅异质结双极晶体管，在外基区中包括有以发射区的外侧边缘为自对准边界的自对准注入的锗或碳杂质以及P型杂质。本发明专利技术还公开了一种锗硅异质结双极晶体管的制造方法。本发明专利技术通过在外基区中注入锗或碳杂质，能减少外基区的P型杂质的横向扩散，从而能减少外基区的宽度，提高器件的最大振荡频率。

【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异质结双极晶体管；本专利技术还涉及一种锗硅异质结双极晶体管的制造方法。
技术介绍
在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，RFCMOS虽然在先进的工艺技术中可实现较高频率，但还是难以完全满足射频要求，如很难实现40GHz以上的特征频率，而且先进工艺的研发成本也是非常高；化合物半导体可实现非常高的特征频率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺点，加上大多数化合物半导体有毒，限制了其应用。锗硅(SiGe)异质结双极晶体管(HBT)则是超高频器件的很好选择，首先其利用SiGe与硅(Si)的能带差别，提高发射区的载流子注入效率，增大器件的电流放大倍数；其次利用SiGe基区的高掺杂，降低基区电阻，提高特征频率；另外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力军。现有SiGe HBT采用高掺杂的集电区埋层，以降低集电区电阻，采用高浓度高能量N型注入，连接集电区埋层，形成集电极引出端(collector pick-up)。集电区埋层上外延中低掺杂的集电区，在位P型掺杂的SiGe外延形成基区，然后重N型掺杂多晶硅构成发射极，最终完成HBT的制作。在发射区窗口打开时可选择中心集电区局部离子注入，调节HBT的击穿电压和特征频率。另外采用深槽隔离降低集电区和衬底之间的寄生电容，改善HBT的频率特性。该器件工艺成熟可靠，但主要缺点有:1)硼离子外扩造成外基区无法做窄。2)最大振荡频率(Fmax)偏小。
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异质结双极晶体管，能减少外基区的P型杂质的横向扩散，从而能减少外基区的宽度，提高器件的最大振荡频率。为此，本专利技术还提供一种锗硅异质结双极晶体管的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的锗硅异质结双极晶体管形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，包括:一基区，由形成于所述有源区上并延伸到所述有源区周侧的所述浅槽场氧上的P型锗硅外延层组成。一发射区，由形成于所述基区上部的N型多晶硅组成，所述发射区和所述基区相接触；所述发射区的尺寸小于所述有源区的尺寸；在所述发射区的顶部形成有金属接触，该金属接触和所述发射区接触并引出发射极。以所述发射区的外侧边缘为界，所述基区分为本征基区和外基区，所述本征基区位于所述发射区的外侧边缘以内、所述本征基区外侧的所述基区为外基区；在所述外基区中包括有自对准注入的锗或碳杂质、以及自对准注入的第一 P型杂质，所述锗或碳杂质的掺杂区域以及所述第一 P型杂质的掺杂区域都以所述发射区的外侧边缘为自对准边界，所述锗或碳杂质用于抑制所述第一 P型杂质的扩散；在所述外基区的顶部形成有金属接触，该金属接触和所述外基区接触并引出基极。进一步的改进是，还包括:一集电区，由形成于所述有源区中的一 N型离子注入区组成，所述集电区顶部和所述基区相接触。一赝埋层，由形成于所述有源区周侧的所述浅槽场氧底部的N型离子注入区组成；所述赝埋层还扩散到所述有源区中并和所述集电区的底部形成接触；在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成有深孔接触，所述深孔接触和所述赝埋层接触并引出集电极。进一步的改进是，所述深孔接触由填充于深孔中的钛和氮化钛金属层以及钨层组成；所述钛和氮化钛金属层的钛层的厚度为100埃 500埃、氮化钛层的厚度为50埃 500埃。进一步的改进是，在所述深孔接触的底部形成有自对准注入的N型杂质，该自对准注入的N型杂质的浓度满足使所述深孔接触和所述赝埋层间形成欧姆接触的条件。为解决上述技术问题，本专利技术提供的锗硅异质结双极晶体管的制造方法包括步骤:在硅衬底上形成浅槽场氧和有源区；在所述硅衬底正面淀积形成一 P型锗硅外延层，所述P型锗硅外延层位于所述有源区上并延伸到所述有源区周侧的所述浅槽场氧上的，由所述P型锗硅外延层组成基区；采用淀积工艺在所述基区上形成一N型多晶硅，再采用光刻刻蚀工艺对所述N型多晶硅进行刻蚀形成发射区；刻蚀后，所述发射区和所述基区相接触，且所述发射区的尺寸小于所述有源区的尺寸；以所述发射区的外侧边缘为界，所述基区分为本征基区和外基区，所述本征基区位于所述发射区的外侧边缘以内、所述本征基区外侧的所述基区为外基区；不加光刻版，采用自对准注入工艺对所述外基区进行掺杂，包括:以所述发射区的外侧边缘为自对准边缘在所述外基区中注入锗或碳杂质；在所述锗或碳杂质自对准注入之后，同样以所述发射区的外侧边缘为自对准边缘在所述外基区中注入第一 P型杂质；在所述第一 P型杂质注入之前注入所述锗或碳杂质能抑制所述第一 P型杂质的扩散；通过在所述外基区的顶部形成金属接触引出基极；通过在所述发射区的顶部形成金属接触引出发射极。进一步的锗硅异质结双极晶体管的制造方法，包括如下步骤:步骤一、采用光刻刻蚀工艺在硅衬底上形成浅沟槽和有源区。步骤二、在所述浅沟槽的底部进行N型离子注入形成赝埋层。步骤三、在所述有源区中进行N型离子注入形成集电区；所述集电区的底部和所述赝埋层形成接触。步骤四、在所述硅衬底正面淀积形成一 P型锗硅外延层，所述P型锗硅外延层位于所述有源区上并延伸到所述有源区周侧的所述浅槽场氧上的，由所述P型锗硅外延层组成基区。步骤五、在所述基区上淀积一层N型多晶硅，采用光刻刻蚀工艺对所述N型多晶硅进行刻蚀形成发射区；刻蚀后，所述发射区和所述基区相接触，且所述发射区的尺寸小于所述有源区的尺寸；以所述发射区的外侧边缘为界，所述基区分为本征基区和外基区，所述本征基区位于所述发射区的外侧边缘以内、所述本征基区外侧的所述基区为外基区。步骤六、不加光刻版，采用自对准注入工艺对所述外基区进行掺杂，包括:以所述发射区的外侧边缘为自对准边缘在所述外基区中注入锗或碳杂质；在所述锗或碳杂质自对准注入之后，同样以所述发射区的外侧边缘为自对准边缘在所述外基区中注入第一 P型杂质；在所述第一 P型杂质注入之前注入所述锗或碳杂质能抑制所述第一 P型杂质的扩散。步骤七、在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成深孔接触，所述深孔接触和所述赝埋层接触并引出集电极；在所述外基区的顶部形成金属接触，该金属接触和所述外基区接触并引出基极；在所述发射区的顶部形成金属接触，该金属接触和所述发射区接触并引出发射极。进一步的改进是，采用自对准注入工艺在所述外基区中注入所述锗或碳杂质的注入剂量为:lel5cm 2 lel6cm 2、注入能量为:2kev IOkev0进一步的改进是，采用自对准注入工艺在所述外基区中注入所述第一 P型杂质的注入剂量为:lel5cm_2 lel6cm_2、注入能量为:2kev lOkev、注入杂质为硼或氟化硼。进一步的改进是，所述深孔接触由填充于深孔中的钛和氮化钛金属层以及钨层组成；所述钛和氮化钛金属层的钛层的厚度为100埃 500埃、氮化钛层的厚度为50埃 500埃。进一步的改进是，在所述深孔形成后、所述钛和氮化钛金属层以及所述钨层填充前，还包括在所述深孔中进行自对准注入N型杂质的步骤，自对准注入的N型杂质的浓度满足使所述深孔接触和所述赝埋层间形成欧姆接触的条件。本专利技术锗硅异质结双极晶体管通过在外基区中注入锗或碳杂质，能减少外基区的P型杂质的横向扩散，从而能减少外基区的宽度，提闻器件的最大振荡频率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锗硅异质结双极晶体管，形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，其特征在于，包括：一基区，由形成于所述有源区上并延伸到所述有源区周侧的所述浅槽场氧上的P型锗硅外延层组成；一发射区，由形成于所述基区上部的N型多晶硅组成，所述发射区和所述基区相接触；所述发射区的尺寸小于所述有源区的尺寸；在所述发射区的顶部形成有金属接触，该金属接触和所述发射区接触并引出发射极；以所述发射区的外侧边缘为界，所述基区分为本征基区和外基区，所述本征基区位于所述发射区的外侧边缘以内、所述本征基区外侧的所述基区为外基区；在所述外基区中包括有自对准注入的锗或碳杂质、以及自对准注入的第一P型杂质，所述锗或碳杂质的掺杂区域以及所述第一P型杂质的掺杂区域都以所述发射区的外侧边缘为自对准边界，所述锗或碳杂质用于抑制所述第一P型杂质的扩散；在所述外基区的顶部形成有金属接触，该金属接触和所述外基区接触并引出基极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帆，陈雄斌，薛恺，周克然，潘嘉，李昊，蔡莹，陈曦，
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：