專利名稱：鍺硅異質(zhì)結(jié)npn晶體管及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管； 本發(fā)明還涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
在射頻應(yīng)用中，需要越來越高的器件特征頻率，RFCMOS雖然在先進(jìn)的工藝技術(shù)中可實(shí)現(xiàn)較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實(shí)現(xiàn)40GHz以上的特征頻率，而且先進(jìn)工藝的研發(fā)成本也是非常高；化合物半導(dǎo)體可實(shí)現(xiàn)非常高的特征頻率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺點(diǎn)，加上大多數(shù)化合物半導(dǎo)體有毒，限制了其應(yīng)用。鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(SiGe HBT)則是超高頻器件的很好選擇，首先其利用SiGe與Si的能帶差別，提高發(fā)射區(qū)的載流子注入效率，增大器件的電流放大倍數(shù)；其次利用SiGe基區(qū)的高摻雜，降低基區(qū)電阻，提高特征頻率；另外SiGe工藝基本與硅工藝相兼容，因此SiGe HBT已經(jīng)成為超高頻器件的主力軍。現(xiàn)有SiGe HBT采用高摻雜的集電區(qū)埋層，以降低集電區(qū)電阻，另外采用深槽隔離降低集電區(qū)和襯底之間的寄生電容，改善HBT的頻率特性。該器件工藝成熟可靠，但主要缺點(diǎn)有1、集電區(qū)外延成本高；3、深槽隔離工藝復(fù)雜，而且成本較高。

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異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，能夠減小器件尺寸、減小集電極的寄生電阻、提高器件的特征頻率，能簡化工藝流程、減少光刻版的使用、降低工藝成本，能實(shí)現(xiàn)工藝尺寸的精確控制。為此，本發(fā)明還要提供一種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管形成于P型硅襯底上， 有源區(qū)由淺槽場氧隔離，所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管包括一集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場氧底部的深度?！I埋層，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的淺槽場氧底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層在所述有源區(qū)的底部邊緣和所述集電區(qū)形成連接，通過在所述贗埋層頂部的淺槽場氧形成的深孔接觸引出集電極。一 P型鍺硅外延層，形成于所述硅襯底的所述有源區(qū)和所述淺槽場氧上；在所述P 型鍺硅外延層上形成有外側(cè)墻，所述外側(cè)墻的內(nèi)壁圍成一發(fā)射極窗口 ；所述發(fā)射極窗口正下方的所述P型鍺硅外延層形成本征基區(qū)；所述外側(cè)墻的外壁外部的所述P型鍺硅外延層形成外基區(qū)，所述外基區(qū)的P型雜質(zhì)還包括外基區(qū)的P型離子注入雜質(zhì)，所述外基區(qū)的離子濃度大于所述本征基區(qū)的離子濃度；所述外側(cè)墻正下方的所述P型鍺硅外延層為所述外基區(qū)和所述本征基區(qū)的連接區(qū)，所述連接區(qū)的離子濃度在所述本征基區(qū)和所述外基區(qū)的離子濃度之間。所述連接區(qū)能防止高摻雜的外基區(qū)的離子對所述本征基區(qū)的影響。通過在所述外基區(qū)的上部形成的金屬接觸引出基極。一發(fā)射區(qū)，由完全填充于所述發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到所述發(fā)射極窗口外部的N型多晶硅組成；通過在所述發(fā)射區(qū)的上部形成的金屬接觸引出發(fā)射極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為注入雜質(zhì)為磷，分三步注入形成，第一步注入劑量為lel2cm_2 lel4cm 2，注入能量為IOkeV 60keV ；第二步注入劑量為5el2cnT2 kl4cnT2，注入能量為60keV 150keV ；第三步注入劑量為5elIcnT2 IeHcm 2，注入能量為150keV 400keV ；上述各步中注入能量和注入劑量的具體值由所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的特性進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述贗埋層是在淺溝槽形成后、淺槽場氧填入前通過N型離子注入并進(jìn)行退火推進(jìn)形成，所述贗埋層的N型離子注入工藝條件為注入劑量IeHcm 2 lel6cnT2，注入能量 2KeV 30KeV。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述外側(cè)墻的形成方法為在所述P型鍺硅外延層形成之后，淀積第一層二氧化硅和第二層多晶硅；將需要形成發(fā)射區(qū)的區(qū)域外部的所述第二層多晶硅完全刻蝕掉；在所述硅襯底上淀積第三層氮化硅，對所述第三層氮化硅進(jìn)行各向異性刻蝕在所述第二層多晶硅的外側(cè)壁形成外側(cè)墻；將所述外側(cè)墻外部的所述第一層二氧化硅完全刻蝕掉；所述第一層二氧化硅的厚度為100埃 500埃，所述第二層多晶硅的厚度為500埃 2000埃，所述第三層氮化硅600埃 3000埃。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述外基區(qū)的P型離子注入是在所述外側(cè)墻形成后進(jìn)行，工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為lev 20Kev、注入劑量為le15cm_2 lel6cm20進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述發(fā)射區(qū)的N型多晶硅的厚度為1500埃 3000埃，所述N 型多晶硅通過在位摻雜，摻雜雜質(zhì)為磷或砷，濃度為lel9cm_3 le21cm_3 ；或者，所述N型多晶硅通過非摻雜的多晶硅并進(jìn)行N型離子注入進(jìn)行摻雜，注入雜質(zhì)是磷或砷、注入劑量 lel5cnT2 lel6cnT2、注入能量為 3keV 20keV。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的制造方法包括如下步驟步驟一、在P型硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)；步驟二、在所述有源區(qū)兩側(cè)的淺溝槽底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層；步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場氧；步驟四、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場氧底部的深度，所述集電區(qū)在所述有源區(qū)的底部邊緣和所述贗埋層形成連接；步驟五、在所述硅襯底表面進(jìn)行外延生長P型鍺硅外延層；在所述P型鍺硅外延層上依次淀積第一層二氧化硅和第二層多晶硅；步驟六、將需要形成發(fā)射區(qū)的區(qū)域外部的所述第二層多晶硅完全刻蝕掉；在所述硅襯底上淀積第三層氮化硅，對所述第三層氮化硅進(jìn)行各向異性刻蝕在所述第二層多晶硅的外側(cè)壁形成外側(cè)墻；將所述外側(cè)墻外部的所述第一層二氧化硅完全刻蝕掉；步驟七、以所述第一層二氧化硅、所述第二層多晶硅和所述外側(cè)墻為掩模，對所述外側(cè)墻外部的所述P型鍺硅外延層進(jìn)行外基區(qū)的P型離子注入；步驟八、在所述硅襯底淀積第四層氧化硅，所述第四層氧化硅的厚度大于所述第一層二氧化硅和所述第二層多晶硅的厚度之和；步驟九、對所述硅襯底進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，研磨后，所述第二層多晶硅表面上的所述第四層氧化硅去除，所述第二層多晶硅表面外部的所述第四層氧化硅的表面等于或低于所述第二層多晶硅表面；完全去除所述第二層多晶硅，由所述外側(cè)墻內(nèi)壁圍成發(fā)射區(qū)窗 Π ；步驟十、完全刻蝕掉所述發(fā)射區(qū)窗口下的所述第一層二氧化硅；步驟十一、在所述硅襯底表面形成N型多晶硅，所述N型多晶硅完全填充所述發(fā)射極窗口并延伸到所述發(fā)射極窗口外部；所述N型多晶硅在所述發(fā)射極窗口底部和所述P型外延層形成接觸；由所述發(fā)射極窗口底部的所述P型外延層形成本征基區(qū)；步驟十二、刻蝕形成發(fā)射區(qū)和外基區(qū)；所述發(fā)射區(qū)由刻蝕后的N型多晶硅組成，所述刻蝕后的N型多晶硅包括完全填充于所述發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到所述發(fā)射極窗口外部的氮化硅層上的部分，所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸；所述外基區(qū)由刻蝕后的所述外側(cè)墻外部的所述P型鍺硅外延層組成，所述外基區(qū)的尺寸大于所述發(fā)射區(qū)的尺寸；步驟十三、在所述贗埋層頂部的淺槽場氧中形成深孔接觸引出所述集電極，在所述發(fā)射區(qū)的上部形成金屬接觸引出發(fā)射極；在所述外基區(qū)的上部形成金屬接觸引出基極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中所述贗埋層的N型離子注入工藝條件為注入劑量 IeHcnT2 lel6cnT2，注入能量 3KeV 30KeV。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟四中所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為注入雜質(zhì)為磷，分三步注入形成，第一步注入劑量為lel2cnT2 IeHcm2，注入能量為IOkeV 60keV ； 第二步注入劑量為5el2cnT2 5eHcm2，注入能量為60keV 150keV ；第三步注入劑量為 5elIcnT2 lel4cm2，注入能量為150keV 400keV ；上述各步中注入能量和注入劑量的具體值由所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的特性進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述第一層二氧化硅的厚度為100埃 500埃，所述第二層多晶硅的厚度為500埃 2000埃；步驟六中所述第三層氮化硅600埃 3000埃。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟七中所述外基區(qū)的P型離子注入是在所述外側(cè)墻形成后進(jìn)行，工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為lev 20Kev、注入劑量為 lel5cm2 lel6cm2。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟i^一中所述N型多晶硅的厚度為1000埃 3000埃，所述N 型多晶硅通過在位摻雜，摻雜雜質(zhì)為磷或砷，濃度為lel9cm_3 le21cm_3 ；或者，所述N型多晶硅通過非摻雜的多晶硅并進(jìn)行N型離子注入進(jìn)行摻雜，注入雜質(zhì)是磷或砷、注入劑量 5eHcnT2 lel6cnT2、注入能量為 2keV 20keV。本發(fā)明具有如下的有益效果一、本發(fā)明的集電區(qū)沒有N型埋層和N型外延層；采用淺溝槽隔離技術(shù)(STI)即淺槽場氧隔離；采用在STI底部的N型注入所形成的贗埋層(Pseudo Buried Layer)，從而能簡化工藝流程。二、本發(fā)明采用深接觸孔與贗埋層接觸，實(shí)現(xiàn)對集電極的引出，從而能減小的器件尺寸、減小集電極的寄生電阻、提高的特征頻率，三、本發(fā)明省略了現(xiàn)有技術(shù)中的深溝槽隔離工藝，能進(jìn)一步簡化工藝流程。
四、外側(cè)墻的使用使本發(fā)明的發(fā)射區(qū)不需要光刻版、而采用自對準(zhǔn)工藝就能形成， 不僅能使發(fā)射區(qū)的尺寸受到良好的控制、實(shí)現(xiàn)發(fā)射區(qū)多晶硅和基區(qū)外延層的精準(zhǔn)接觸，形成穩(wěn)定而均勻的發(fā)射極-基極P-N結(jié)，相對于現(xiàn)有技術(shù)還能減少光刻版、從而能降低工藝成本。四、本發(fā)明的外側(cè)墻的工藝也實(shí)現(xiàn)外基區(qū)的自對準(zhǔn)注入，自對準(zhǔn)注入工藝能夠縮小所述外基區(qū)和所述本征基區(qū)的距離即所述連接區(qū)的距離，且該尺寸均勻和工藝能精確控制。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A-圖2J是本發(fā)明實(shí)施例制造方法各步驟中的鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管形成于P型硅襯底1上，有源區(qū)由淺槽場氧2隔離，所述鍺硅異質(zhì)結(jié) NPN晶體管包括—集電區(qū)4，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)4深度大于所述淺槽場氧2底部的深度。所述集電區(qū)4的N型離子注入工藝條件為注入雜質(zhì)為磷，分三步注入形成，第一步注入能量為IOkeV 60keV ；第二步注入能量為60keV 150keV ；第三步注入能量為150keV 400keV ；上述各步中注入能量和注入劑量的具體值由所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的特性進(jìn)行調(diào)整。一贗埋層3，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的淺槽場氧2底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成， 所述贗埋層3在所述有源區(qū)的底部邊緣和所述集電區(qū)4形成連接，通過在所述贗埋層3頂部的淺槽場氧2形成的深孔接觸13引出集電極。所述贗埋層3是在淺溝槽形成后、淺槽場氧2填入前通過N型離子注入并進(jìn)行退火推進(jìn)形成，所述贗埋層3的N型離子注入工藝條件為注入劑量IeHcnT2 lel6cnT2，注入能量2KeV 30KeV?！?P型鍺硅外延層，形成于所述硅襯底1的所述有源區(qū)和所述淺槽場氧2上；在所述P型鍺硅外延層上形成有外側(cè)墻8，所述外側(cè)墻8的內(nèi)壁圍成一發(fā)射極窗口 ；所述發(fā)射極窗口正下方的所述P型鍺硅外延層形成本征基區(qū)5 ；所述外側(cè)墻8的外壁外部的所述P型鍺硅外延層形成外基區(qū)9，所述外基區(qū)9的P型雜質(zhì)還包括外基區(qū)9的P型離子注入雜質(zhì)， 所述外基區(qū)9的離子濃度大于所述本征基區(qū)5的離子濃度；所述外側(cè)墻8正下方的所述P 型鍺硅外延層為所述外基區(qū)9和所述本征基區(qū)5的連接區(qū)，所述連接區(qū)的離子濃度在所述本征基區(qū)5和所述外基區(qū)9的離子濃度之間。所述連接區(qū)能防止高摻雜的外基區(qū)9的離子對所述本征基區(qū)5的影響。所述外側(cè)墻8的形成方法為在所述P型鍺硅外延層形成之后， 淀積第一層二氧化硅6和第二層多晶硅；將需要形成發(fā)射區(qū)12的區(qū)域外部的所述第二層多晶硅完全刻蝕掉；在所述硅襯底1上淀積第三層氮化硅，對所述第三層氮化硅進(jìn)行各向異性刻蝕在所述第二層多晶硅的外側(cè)壁形成外側(cè)墻8 ；將所述外側(cè)墻8外部的所述第一層二氧化硅6完全刻蝕掉；所述第一層二氧化硅6的厚度為100埃 500埃，所述第二層多晶硅的厚度為500埃 2000埃，所述第三層氮化硅600埃 3000埃。在所述外側(cè)墻8的外部還形成有第四層氧化硅11。所述外基區(qū)9的P型離子注入是在所述外側(cè)墻8形成后進(jìn)行， 工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為lev 20Kev、注入劑量為le15cm_2 leiecnT2。通過在所述外基區(qū)9的上部形成的金屬接觸14引出基極；一發(fā)射區(qū)12，由完全填充于所述發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到所述發(fā)射極窗口外部的N型多晶硅組成；通過在所述發(fā)射區(qū)12的上部形成的金屬接觸14引出發(fā)射極。最后通過金屬連線15實(shí)現(xiàn)器件的互連。所述發(fā)射區(qū)12的N型多晶硅的厚度為1500埃 3000 埃，所述N型多晶硅通過在位摻雜，摻雜雜質(zhì)為磷或砷，濃度為lel9cm_3 le21cm_3 ；或者， 所述N型多晶硅通過非摻雜的多晶硅并進(jìn)行N型離子注入進(jìn)行摻雜，注入雜質(zhì)是磷或砷、注入劑量lel5cnT2 lel6cnT2、注入能量為3keV 20keV。如圖2A至圖2J所示，是本發(fā)明實(shí)施例制造方法各步驟中的鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的制造方法包括如下步驟步驟一、如圖2A所示，在P型硅襯底1上形成淺溝槽2A和有源區(qū)?？涛g時以氮化硅硬質(zhì)掩模層0作為有源區(qū)的阻擋層。步驟二、如圖2B所示，以所述氮化硅硬質(zhì)掩模層0作為有源區(qū)的阻擋層，在所述有源區(qū)兩側(cè)的淺溝槽2A底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層3。所述贗埋層3的N型離子注入工藝條件為注入劑量IeHcm2 lel6cnT2，注入能量IeV 30KeV。步驟三、如圖2B所示，在所述淺溝槽2A中填入氧化硅形成淺槽場氧2。步驟四、如圖2B所示，在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)4，所述集電區(qū)4深度大于所述淺槽場氧2底部的深度，所述集電區(qū)4在所述有源區(qū)的底部邊緣和所述贗埋層3形成連接。所述集電區(qū)4的N型離子注入工藝條件為注入雜質(zhì)為磷，分三步注入形成，第一步注入能量為IOkeV 60keV ；第二步注入能量為60keV 150keV ；第三步注入能量為150keV 400keV ；上述各步中注入能量和注入劑量的具體值由所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN 晶體管的特性進(jìn)行調(diào)整。步驟五、如圖2C所示，在所述硅襯底1表面進(jìn)行外延生長P型鍺硅外延層5A ；在所述P型鍺硅外延層5A上依次淀積第一層二氧化硅6和第二層多晶硅7。所述第一層二氧化硅6的厚度為100埃 500埃，所述第二層多晶硅7的厚度為500埃 2000埃；步驟六中所述第三層氮化硅600埃 3000埃。步驟六、如圖2E所示，將需要形成發(fā)射區(qū)12的區(qū)域外部的所述第二層多晶硅7完全刻蝕掉；在所述硅襯底1上淀積第三層氮化硅，對所述第三層氮化硅進(jìn)行各向異性刻蝕在所述第二層多晶硅7的外側(cè)壁形成外側(cè)墻8 ；將所述外側(cè)墻8外部的所述第一層二氧化硅6完全刻蝕掉。步驟七、如圖2E所示，以所述第一層二氧化硅6、所述第二層多晶硅7和所述外側(cè)墻8為掩模，對所述外側(cè)墻8外部的所述P型鍺硅外延層5A進(jìn)行外基區(qū)9的P型離子注入， 注入后將所述P型鍺硅外延層5A分成了外基區(qū)9和本征基區(qū)5兩個部分。所述第二層多晶硅7的頂部也被摻雜形成第二層多晶硅10。所述外基區(qū)9的P型離子注入是在所述外側(cè)墻8形成后進(jìn)行，工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為lev 20Kev、注入劑量為 lel5cm 2 lel6cm 20
步驟八、如圖2F所示，在所述硅襯底1淀積第四層氧化硅11，所述第四層氧化硅 11的厚度大于所述第一層二氧化硅6和所述第二層多晶硅7的厚度之和。步驟九、如圖2G所示，對所述硅襯底1進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，研磨后，所述第二層多晶硅7表面上的所述第四層氧化硅11去除，所述第二層多晶硅7表面外部的所述第四層氧化硅11的表面等于或低于所述第二層多晶硅7表面；完全去除所述第二層多晶硅7，由所述外側(cè)墻8內(nèi)壁圍成發(fā)射區(qū)12窗口。步驟十、如圖2H所示，完全刻蝕掉所述發(fā)射區(qū)12窗口下的所述第一層二氧化硅6。步驟十一、如圖21所示，在所述硅襯底1表面形成N型多晶硅12A，所述N型多晶硅12A完全填充所述發(fā)射極窗口并延伸到所述發(fā)射極窗口外部；所述N型多晶硅12A在所述發(fā)射極窗口底部和所述P型外延層5A形成接觸；由所述發(fā)射極窗口底部的所述P型外延層5A形成本征基區(qū)5。所述N型多晶硅12A的厚度為1000埃 3000埃，所述N型多晶硅12A通過在位摻雜，摻雜雜質(zhì)為磷或砷，濃度為lel9Cm_3 le21Cm_3 ；或者，所述N型多晶硅12A通過非摻雜的多晶硅并進(jìn)行N型離子注入進(jìn)行摻雜，注入雜質(zhì)是磷或砷、注入劑量 5eHcnT2 lel6cnT2、注入能量為 2keV 20keV。步驟十二、如圖2J所示，刻蝕形成發(fā)射區(qū)12和外基區(qū)9 ；所述發(fā)射區(qū)12由刻蝕后的N型多晶硅12A組成，所述刻蝕后的N型多晶硅12A包括完全填充于所述發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到所述發(fā)射極窗口外部的部分，所述發(fā)射區(qū)12的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸； 所述外基區(qū)9由刻蝕后的所述外側(cè)墻8外部的所述P型鍺硅外延層5A組成，所述外基區(qū)9 的尺寸大于所述發(fā)射區(qū)12的尺寸。所述外側(cè)墻8正下方的所述P型鍺硅外延層5A為所述外基區(qū)9和所述本征基區(qū)5的連接區(qū)，所述連接區(qū)的離子濃度在所述本征基區(qū)5和所述外基區(qū)9的離子濃度之間。所述連接區(qū)能防止高摻雜的外基區(qū)9的離子對所述本征基區(qū)5的影響。步驟十三、如圖2J所示，在所述贗埋層3頂部的淺槽場氧2中形成深孔接觸13引出所述集電極，在所述發(fā)射區(qū)12的上部形成金屬接觸14引出發(fā)射極；在所述外基區(qū)9的上部形成金屬接觸14引出基極。最后形成金屬連線15實(shí)現(xiàn)器件的互連。以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，形成于P型硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，其特征在于，所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管包括一集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場氧底部的深度；一贗埋層，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的淺槽場氧底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層在所述有源區(qū)的底部邊緣和所述集電區(qū)形成連接，通過在所述贗埋層頂部的淺槽場氧形成的深孔接觸引出集電極；一P型鍺硅外延層，形成于所述硅襯底的所述有源區(qū)和所述淺槽場氧上；在所述P型鍺硅外延層上形成有外側(cè)墻，所述外側(cè)墻的內(nèi)壁圍成一發(fā)射極窗口 ；所述發(fā)射極窗口正下方的所述P型鍺硅外延層形成本征基區(qū)；所述外側(cè)墻的外壁外部的所述P型鍺硅外延層形成外基區(qū)，所述外基區(qū)的P型雜質(zhì)還包括外基區(qū)的P型離子注入雜質(zhì)，所述外基區(qū)的離子濃度大于所述本征基區(qū)的離子濃度；所述外側(cè)墻正下方的所述P型鍺硅外延層為所述外基區(qū)和所述本征基區(qū)的連接區(qū)，所述連接區(qū)的離子濃度在所述本征基區(qū)和所述外基區(qū)的離子濃度之間；通過在所述外基區(qū)的上部形成的金屬接觸引出基極；一發(fā)射區(qū)，由完全填充于所述發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到所述發(fā)射極窗口外部的N 型多晶硅組成，通過在所述發(fā)射區(qū)的上部形成的金屬接觸引出發(fā)射極。
2.如權(quán)利要求1所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，其特征在于所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為注入雜質(zhì)為磷，分三步注入形成，第一步注入劑量為lel2CnT2 IeHcm 2， 注入能量為IOkeV 60keV ；第二步注入劑量為5el2cnT2 5eHcm2，注入能量為60keV 150keV ；第三步注入劑量為5ellcnT2 IeHcnT2,注入能量為150keV 400keV ；上述各步中注入能量和注入劑量的具體值由所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的特性進(jìn)行調(diào)整。
3.如權(quán)利要求1所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，其特征在于所述贗埋層是在淺溝槽形成后、淺槽場氧填入前通過N型離子注入并進(jìn)行退火推進(jìn)形成，所述贗埋層的N型離子注入工藝條件為注入劑量IeHcm2 lel6cnT2，注入能量IeV 30KeV。
4.如權(quán)利要求1所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，其特征在于所述外側(cè)墻的形成方法為 在所述P型鍺硅外延層形成之后，淀積第一層二氧化硅和第二層多晶硅；將需要形成發(fā)射區(qū)的區(qū)域外部的所述第二層多晶硅完全刻蝕掉；在所述硅襯底上淀積第三層氮化硅，對所述第三層氮化硅進(jìn)行各向異性刻蝕在所述第二層多晶硅的外側(cè)壁形成外側(cè)墻；將所述外側(cè)墻外部的所述第一層二氧化硅完全刻蝕掉；所述第一層二氧化硅的厚度為100埃 500埃， 所述第二層多晶硅的厚度為500埃 2000埃，所述第三層氮化硅600埃 3000埃。
5.如權(quán)利要求4所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，其特征在于所述外基區(qū)的P型離子注入是在所述外側(cè)墻形成后進(jìn)行，工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為:3Kev 20Kev、注入劑量為 lel5cnT2 lel6cnT2。
6.如權(quán)利要求1所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，其特征在于所述發(fā)射區(qū)的N型多晶硅的厚度為1500埃 3000埃，所述N型多晶硅通過在位摻雜，摻雜雜質(zhì)為磷或砷，濃度為 lel9cm-3 le21cm_3 ；或者，所述N型多晶硅通過非摻雜的多晶硅并進(jìn)行N型離子注入進(jìn)行摻雜，注入雜質(zhì)是磷或砷、注入劑量lel5cnT2 lel6CnT2、注入能量為!BkeV 20keV。
7.—種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、在P型硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)；步驟二、在所述有源區(qū)兩側(cè)的淺溝槽底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層； 步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場氧；步驟四、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場氧底部的深度，所述集電區(qū)在所述有源區(qū)的底部邊緣和所述贗埋層形成連接；步驟五、在所述硅襯底表面進(jìn)行外延生長P型鍺硅外延層；在所述P型鍺硅外延層上依次淀積第一層二氧化硅和第二層多晶硅；步驟六、將需要形成發(fā)射區(qū)的區(qū)域外部的所述第二層多晶硅完全刻蝕掉；在所述硅襯底上淀積第三層氮化硅，對所述第三層氮化硅進(jìn)行各向異性刻蝕在所述第二層多晶硅的外側(cè)壁形成外側(cè)墻；將所述外側(cè)墻外部的所述第一層二氧化硅完全刻蝕掉；步驟七、以所述第一層二氧化硅、所述第二層多晶硅和所述外側(cè)墻為掩模，對所述外側(cè)墻外部的所述P型鍺硅外延層進(jìn)行外基區(qū)的P型離子注入；步驟八、在所述硅襯底淀積第四層氧化硅，所述第四層氧化硅的厚度大于所述第一層二氧化硅和所述第二層多晶硅的厚度之和；步驟九、對所述硅襯底進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，研磨后，所述第二層多晶硅表面上的所述第四層氧化硅去除，所述第二層多晶硅表面外部的所述第四層氧化硅的表面等于或低于所述第二層多晶硅表面；完全去除所述第二層多晶硅，由所述外側(cè)墻內(nèi)壁圍成發(fā)射區(qū)窗口 ； 步驟十、完全刻蝕掉所述發(fā)射區(qū)窗口下的所述第一層二氧化硅； 步驟十一、在所述硅襯底表面形成N型多晶硅，所述N型多晶硅完全填充所述發(fā)射極窗口并延伸到所述發(fā)射極窗口外部；所述N型多晶硅在所述發(fā)射極窗口底部和所述P型外延層形成接觸；由所述發(fā)射極窗口底部的所述P型外延層形成本征基區(qū)；步驟十二、刻蝕形成發(fā)射區(qū)和外基區(qū)；所述發(fā)射區(qū)由刻蝕后的N型多晶硅組成，所述刻蝕后的N型多晶硅包括完全填充于所述發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到所述發(fā)射極窗口外部的氮化硅層上的部分，所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸；所述外基區(qū)由刻蝕后的所述外側(cè)墻外部的所述P型鍺硅外延層組成，所述外基區(qū)的尺寸大于所述發(fā)射區(qū)的尺寸；步驟十三、在所述贗埋層頂部的淺槽場氧中形成深孔接觸引出所述集電極，在所述發(fā)射區(qū)的上部形成金屬接觸引出發(fā)射極；在所述外基區(qū)的上部形成金屬接觸引出基極。
8.如權(quán)利要求7所述方法，其特征在于步驟二中所述贗埋層的N型離子注入工藝條件為注入劑量IeHcm2 lel6cnT2，注入能量3KeV 30KeV。
9.如權(quán)利要求7所述方法，其特征在于步驟四中所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為注入雜質(zhì)為磷，分三步注入形成，第一步注入劑量為IeUcnT2 IeHcm2，注入能量為 IOkeV 60keV ；第二步注入劑量為5el2cnT2 kl4cnT2，注入能量為60keV 150keV ；第三步注入劑量為5elIcnT2 lel4cm 2，注入能量為150keV 400keV ；上述各步中注入能量和注入劑量的具體值由所述鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的特性進(jìn)行調(diào)整。
10.如權(quán)利要求7所述方法，其特征在于步驟五中所述第一層二氧化硅的厚度為100 埃 500埃，所述第二層多晶硅的厚度為500埃 2000埃；步驟六中所述第三層氮化硅600 埃 3000埃。
11.如權(quán)利要求7所述方法，其特征在于步驟七中所述外基區(qū)的P型離子注入是在所述外側(cè)墻形成后進(jìn)行，工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為lev 20Kev、注入劑量為 lel5cnT2 lel6cnT2。
12.如權(quán)利要求7所述方法，其特征在于步驟十一中所述N型多晶硅的厚度為1000 埃 3000埃，所述N型多晶硅通過在位摻雜，摻雜雜質(zhì)為磷或砷，濃度為lel9Cm_3 IdlcnT3;或者，所述N型多晶硅通過非摻雜的多晶硅并進(jìn)行N型離子注入進(jìn)行摻雜，注入雜質(zhì)是磷或砷、注入劑量kl4cm_2 lel6cm_2、注入能量為2keV 20keV。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管，集電區(qū)形成于有源區(qū)中和其兩側(cè)的淺槽場氧底部的N型贗埋層相連接并通過深孔接觸引出；通過外側(cè)墻形成一發(fā)射極窗口；發(fā)射極窗口底部的P型鍺硅外延層為本征基區(qū)、發(fā)射極窗口外部的P型鍺硅外延層通過離子注入進(jìn)一步摻雜形成外基區(qū)；外側(cè)墻能防止外基區(qū)的離子影響本征基區(qū)。發(fā)射區(qū)由完全填充于發(fā)射極窗口內(nèi)并在頂部延伸到發(fā)射極窗口外部N型多晶硅組成。本發(fā)明還公開了一種鍺硅異質(zhì)結(jié)NPN晶體管的制造方法。本發(fā)明能夠減小器件尺寸、減小寄生電阻、提高特征頻率，能簡化工藝流程、減少光刻版的使用、降低成本，實(shí)現(xiàn)工藝尺寸的精確控制。
文檔編號H01L29/06GK102544079SQ20101058882
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉冬華, 梅紹寧, 段文婷, 胡君, 錢文生 申請人:上海華虹Nec電子有限公司