專利名稱：鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路工藝領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域中鍺硅 Bi-CMOS (Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor，雙極互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo) 體)器件的工藝集成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造中，因?yàn)镾i/Ge能帶間隙比Si更小，電子/空穴對(duì)產(chǎn)生復(fù)合速度更 快，可以應(yīng)用于高速器件。同時(shí)Si/Ge器件工藝與現(xiàn)有Si集成電路工藝兼容性強(qiáng)。鍺硅雙 極(Bipolar)器件是一種比較常用的模擬器件。同時(shí)為了提高集成度，人們把相應(yīng)的雙極 器件和金屬氧化物互補(bǔ)型半導(dǎo)體(CMOS)器件集成在一起，形成鍺硅Bi-CMOS器件，作為一 種常用的模擬器件被廣泛應(yīng)用。由于鍺硅Bi-CMOS器件中同時(shí)集成了兩種工藝，特性差別很大的器件，因此在實(shí) 際的工藝流程中，如何形成不同的器件，如何降低不同器件之間工藝的互相影響是該器件 的核心工藝集成方法。先進(jìn)行高溫鍺硅雙極器件工藝，然后形成CMOS器件，最后形成鍺硅 雙極器件是其中一種比較常用的方法。無論采取何種方法，如何形成鍺硅Bi-CMOS器件中的CMOS器件側(cè)墻和金屬硅化物 阻擋層是不同的工藝集成方法需要考慮的核心步驟之一，其普通工藝的基本步驟如下(1)介質(zhì)膜層沉積；⑵全面刻蝕形成側(cè)墻；(3)金屬硅化物阻擋層沉積；⑷使用 金屬硅化物阻擋層的光罩進(jìn)行曝光，形成金屬硅化物阻擋層圖形；(5)刻蝕，去除非金屬硅 化物阻擋層處的介質(zhì)膜層；(6)成長(zhǎng)保護(hù)CMOS器件的介質(zhì)膜層；(7)光刻，刻蝕打開Si/Ge 生長(zhǎng)區(qū)；(8)后續(xù)的Si/Ge器件形成工藝。在現(xiàn)有技術(shù)中，形成側(cè)墻的工藝如圖1所示。在鍺硅雙極區(qū)包括埋層2，深溝槽隔 離1將外延層7隔開，包括器件的集電極3，淺槽隔離4，在源漏區(qū)5中間還包括柵極8。首 先，如圖1(a)所示，在鍺硅雙極區(qū)和CMOS區(qū)全面沉積比較厚的介質(zhì)膜層；如圖1(b)所示， 然后通過無光罩的方式對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行直接刻蝕，利用側(cè)向沉積介質(zhì)膜較厚的各向異性特 征，形成側(cè)墻8的同時(shí)將其他區(qū)域的介質(zhì)膜層去除；然后，如圖1(c)所示成長(zhǎng)金屬硅化物阻 擋層6，并進(jìn)行光刻刻蝕，打開需要進(jìn)行金屬硅化物形成區(qū)域，保留其他區(qū)域的介質(zhì)膜層，形 成如圖1(d)所示的金屬硅化物阻擋層6 ；接著，進(jìn)行后續(xù)的工藝流程。后續(xù)工藝，如圖2所示。首先，如圖2(a)所表示，在上述工藝的基礎(chǔ)上，在鍺硅雙 極區(qū)和CMOS區(qū)上方全面的沉積一層保護(hù)層10覆蓋所有區(qū)域，該保護(hù)層一般為SiO2或SiN， 或Si，N，0的混合物(如SiON)，或者為摻雜N，B, P，F(xiàn)等物質(zhì)的SiO2,形成的這層保護(hù)層使 得在Si/Ge器件形成的過程中，所有工藝步驟不會(huì)接觸到CMOS區(qū)域；然后，如圖2(b)所示， 采用光刻工藝，用一個(gè)光罩打開Si/Ge區(qū)域，然后，刻蝕去除硅表面的所有層次，圖2(b)中 的光刻膠為CMOS器件的保護(hù)層，會(huì)在Si/Ge器件形成后在全部移除；然后，去除圖2(b)中 的光刻膠形成如圖2(c)所示的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行后續(xù)的Si/Ge器件形成工藝這種現(xiàn)有的通用工藝步驟非常繁瑣，導(dǎo)致鍺硅Bi-CMOS器件的流片時(shí)間和生產(chǎn)成本都很高，而且在此工藝中正性光刻膠對(duì)于大面積曝光區(qū)域容易形成微小的顯影缺陷。對(duì) 于普通的非Si/Ge器件，從金屬硅化物阻擋層的設(shè)計(jì)原理來看，普通器件如果需要金屬硅 化物阻擋層打開的區(qū)域都是要形成金屬硅化物的區(qū)域，因此從電路板圖面積上來說，所要 打開的面積非常小，不會(huì)存在大面積曝光區(qū)域。同時(shí)對(duì)于普通器件，后續(xù)的工藝使用Ti，Co 等金屬電極材料在高溫下與Si形成金屬化合物作為連線的節(jié)點(diǎn)，因此即使存在微小的顯 影缺陷也不會(huì)影響最終形成的金屬硅化物電極的材料性質(zhì)。但是對(duì)Si/Ge器件形成時(shí)，在 Si/Ge區(qū)為了去除保護(hù)層，進(jìn)行后續(xù)的Si/Ge外延生長(zhǎng)，此時(shí)從版圖上來說，會(huì)打開所有Si/ Ge器件區(qū)域，且Si/Ge器件的面積遠(yuǎn)大于CMOS，因此需要大面積曝光，此時(shí)容易產(chǎn)生顯影缺 陷。而后續(xù)的Si/Ge外延工藝是一種非常嚴(yán)格的沿晶向的分子外延生長(zhǎng)，任何細(xì)微的缺陷 都會(huì)造成晶格缺陷導(dǎo)致器件特性變化。因此對(duì)于普通的Si/Ge工藝中需要額外的清洗步驟 來去除此類微小缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，能夠降低鍺 硅Bi-CMOS器件生成工藝成本，并降低相關(guān)顯影缺陷引起的后續(xù)鍺硅外延層生長(zhǎng)缺陷，提 高器件的成品率和可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝的技術(shù)方案是，形成鍺 硅Bi-CMOS器件的側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層包括以下步驟1)首先，在整個(gè)鍺硅雙極區(qū)和CMOS區(qū)上面全面沉積介質(zhì)膜層；2)接著，在介質(zhì)膜層上旋涂負(fù)性光刻膠；3)使用金屬硅化物阻擋層的光罩進(jìn)行曝光，形成金屬硅化物阻擋層圖形；4)刻蝕，形成CMOS器件的側(cè)墻，同時(shí)去除非金屬硅化物阻擋層處的介質(zhì)膜層；5)成長(zhǎng)保護(hù)CMOS器件的介質(zhì)膜層；6)光刻，刻蝕打開Si/Ge生長(zhǎng)區(qū)；7)后續(xù)的Si/Ge器件形成工藝。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是，在步驟4)之前增加一步顯影工藝。作為本發(fā)明另一種進(jìn)一步改進(jìn)是，在步驟4)之前增加一步濕法清洗步驟。本發(fā)明鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝在形成CMOS的側(cè)墻和鍺硅雙極器件的金屬硅 化物阻擋層時(shí)，采用了負(fù)性光刻膠進(jìn)行金屬硅化物阻擋層光刻，然后直接進(jìn)行刻蝕，從而通 過一次光刻刻蝕形成側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層，簡(jiǎn)化工藝流程，降低工藝缺陷，提高器件的 成品率和可靠性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)形成鍺硅Bi-CMOS器件側(cè)墻的流程示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)形成鍺硅Bi-CMOS器件金屬硅化物阻擋層流程示意圖；圖3為本發(fā)明形成鍺硅Bi-CMOS器件的側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層流程示意圖；圖4為本發(fā)明流程圖。圖中附圖標(biāo)記為
1為深隔離區(qū)，2為埋層，3為集電極的引出區(qū)，4為淺隔離層，5為源漏區(qū)，6為金屬 硅化物阻擋層，7為外延層，8為柵極，9為介質(zhì)層，10為保護(hù)層，11為集電極。
具體實(shí)施例方式如圖4所示，本發(fā)明鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝在形成鍺硅Bi-CMOS器件的側(cè)墻 和金屬硅化物阻擋層時(shí)包括以下步驟首先，在硅基板上形成常規(guī)的鍺硅器件的襯底和摻雜區(qū)，在鍺硅雙極區(qū)包括埋層 2，深溝槽隔離1將外延層7隔開，包括器件的集電極11，集電極引出區(qū)3，淺槽隔離4，還包 括COMS器件的柵極8，或者在有些情況下也可以先完成LDD和源漏注入形成源漏區(qū)5。如圖3(a)所示，在整個(gè)鍺硅器件和CMOS器件上方沉積介質(zhì)膜層，介質(zhì)膜可以 為氧化物(如SiO2)或氮化物(如SiN)，也有氧氮混合物(SiON)，或者是這些物質(zhì)的 混合層(0N0_Si02/SiN/Si02夾心結(jié)構(gòu))，或者是含B，F(xiàn)或P的氧化物，或炭化物(SiC)， 介質(zhì)膜的厚度為10 A-10000 A，可以采用PVD(Physical Vapor D印osition，物理氣相 沉積)或CVD (ChemicalVapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)，也可以使用ALD (atomic layercbposition，原子層淀積)等沉積介質(zhì)膜9，可以采用高壓，常壓或減壓沉積介質(zhì)膜。其次，如圖3(b)所示，在整個(gè)介質(zhì)膜層上的旋涂負(fù)性光刻膠，使用金屬硅化物阻 擋層的光罩進(jìn)行曝光，進(jìn)行SB (Silicide Block)(金屬硅化物阻擋)光刻，除去Si/Ge區(qū)域 及SB形成區(qū)域的介質(zhì)膜層。同時(shí)利用負(fù)性光刻膠的不需要曝光就可以被移除特性，保證 Si/Ge曝光后低缺陷。然后，如圖3(c)所示，刻蝕，形成側(cè)墻，同時(shí)去除非金屬硅化物阻擋層處的介質(zhì)膜 層9，形成金屬硅化物阻擋層圖形。保留四處場(chǎng)區(qū)的介質(zhì)膜層9，該區(qū)域的介質(zhì)膜層不需要 特別移除。另外，Si/Ge區(qū)的極電極處也不需要專門形成金屬硅化物區(qū)，因此SB層可擋可 不擋。接著，如圖3 (d)所示，在整個(gè)鍺硅器件和CMOS器件上方全面成長(zhǎng)保護(hù)CMOS器件 的介質(zhì)膜層接著，如圖3(e)所示，在整個(gè)鍺硅器件和CMOS器件上方涂布光刻膠，采用光刻工 藝進(jìn)行光刻刻蝕，去掉Si/Ge區(qū)表面的保護(hù)層，打開Si/Ge生長(zhǎng)區(qū)。最后，如圖3 (f)所示，后續(xù)的Si/Ge器件形成工藝，形成鍺硅雙極CMOS器件。同時(shí)，對(duì)于集電極11和集電極引出區(qū)3也可以在此之后通過注入工藝對(duì)7進(jìn)行摻 雜，然后退火形成，或者可以在后續(xù)的工藝中對(duì)3和11進(jìn)行進(jìn)一步注入，改善電阻，提高器 件性能。在本發(fā)明中，Si/Ge器件周邊的場(chǎng)區(qū)頂部沒有金屬硅化物阻擋層，除了 Si/Ge場(chǎng)區(qū) 上，其他區(qū)域都被保護(hù)層蓋著。除非后續(xù)的工藝中有刻蝕到場(chǎng)區(qū)的刻蝕步驟。本發(fā)明鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，在制備鍺硅Bi-CMOS器件中的側(cè)墻和金屬硅 化物阻擋層時(shí)，采用負(fù)性光刻膠進(jìn)行金屬硅化物阻擋層光刻，然后直接進(jìn)行刻蝕，從而通過 一次光刻刻蝕形成側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層。使用本發(fā)明方法，可以簡(jiǎn)化工藝流程，同時(shí)通過負(fù)性光刻膠的使用，降低普通工藝 中正性光刻膠對(duì)于大面積曝光區(qū)域容易形成的顯影缺陷，從而降低相關(guān)顯影缺陷引起的后 續(xù)鍺硅外延層生長(zhǎng)缺陷，提高器件的成品率和可靠性。
權(quán)利要求
一種鍺硅Bi CMOS器件制備工藝，其特征在于，形成鍺硅Bi CMOS器件的側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層包括以下步驟1)首先，在整個(gè)鍺硅雙極區(qū)和CMOS區(qū)上面全面沉積介質(zhì)膜層；2)接著，在介質(zhì)膜層上旋涂負(fù)性光刻膠；3)使用金屬硅化物阻擋層的光罩進(jìn)行曝光，形成金屬硅化物阻擋層圖形；4)刻蝕，形成CMOS器件的側(cè)墻，同時(shí)去除非金屬硅化物阻擋層處的介質(zhì)膜層；5)成長(zhǎng)保護(hù)CMOS器件的介質(zhì)膜層；6)光刻，刻蝕打開Si/Ge生長(zhǎng)區(qū)；7)后續(xù)的Si/Ge器件形成工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，步驟1)中沉積的 介質(zhì)膜為SiO2或者SiN，或者是氧化物及氮化物的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，步驟1)中沉積的 介質(zhì)膜為含B，F(xiàn)或P的氧化物，或炭化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，步驟1)中沉積的 介質(zhì)膜為ONO夾心結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，步驟1)中沉積的 介質(zhì)膜厚度10 A-10000 A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，在步驟4)之前增 加一步顯影工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，在步驟4)之前增 加一步濕法清洗步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其特征在于，步驟1)及步驟5) 中采用PVD或CVD，也可以使ALD沉積介質(zhì)膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍺硅Bi-CMOS器件制備工藝，其中形成鍺硅Bi-CMOS器件的側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層包括以下步驟1，介質(zhì)膜層沉積；2，旋涂負(fù)性光刻膠；3，使用金屬硅化物阻擋層的光罩進(jìn)行曝光，形成金屬硅化物阻擋層圖形；4，刻蝕，形成側(cè)墻，同時(shí)去除非金屬硅化物阻擋層處的介質(zhì)膜層；5，成長(zhǎng)保護(hù)CMOS器件的介質(zhì)膜層；6，光刻，刻蝕打開Si/Ge生長(zhǎng)區(qū)；7，后續(xù)的Si/Ge器件形成工藝。本發(fā)明采用負(fù)性光刻膠進(jìn)行金屬硅化物阻擋層光刻，從而通過一次光刻刻蝕形成側(cè)墻和金屬硅化物阻擋層，簡(jiǎn)化工藝流程，提高器件的成品率和可靠性。
文檔編號(hào)G03F7/038GK101937879SQ20091005752
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者王雷 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司