專利名稱：鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件及制作方法
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BiCMOS工藝中縱向 PNP器件，本發(fā)明還涉及一種鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法。
背景技術(shù)：
高速縱向PNP器件是高速射頻應(yīng)用中，與高速鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)配對(duì)使用的重要器件。通常對(duì)縱向PNP器件的特性要求是器件擊穿電壓大于7伏，特征頻率大于20GHz。由于縱向PNP器件的發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的多數(shù)載流子是空穴，遷移率較低，該特性指標(biāo)很難達(dá)到。高特征頻率要求PNP器件的集電區(qū)高摻雜，但這會(huì)大幅度降低器件的擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件，能提高器件的特征頻率，同時(shí)提高器件的擊穿電壓。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場(chǎng)氧隔離，在所述硅襯底上形成有深N阱，所述深N阱的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，縱向PNP器件形成于所述深N阱中并被所述深N阱包圍。所述縱向PNP器件的集電區(qū)由形成于所述深N阱上方的所述有源區(qū)中的第一 P型離子注入?yún)^(qū)和第二 P型離子注入?yún)^(qū)組成。所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)橫向擴(kuò)散進(jìn)入所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧的底部的所述硅襯底中，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)和所述深N阱相接觸。所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的深度小于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)位于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的上部且互相接觸在一起。所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度， 所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度小于所述深N阱的摻雜濃度。在所述淺槽場(chǎng)氧的底部形成有P型贗埋層，所述P型贗埋層和所述有源區(qū)相隔一段距離、且所述P型贗埋層和所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)接觸連接，通過(guò)所述P型贗埋層和所述有源區(qū)間的距離調(diào)節(jié)所述縱向PNP器件的擊穿電壓，在所述P型贗埋層頂部的所述淺槽場(chǎng)氧中形成有第一深孔接觸，所述第一深孔接觸和所述P型贗埋層接觸并引出集電極。在所述淺槽場(chǎng)氧的底部的所述深N阱中形成有N型贗埋層，所述N型贗埋層和所述P型贗埋層相隔一段距離、且所述N型贗埋層不和所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)接觸；在所述 N型贗埋層頂部的所述淺槽場(chǎng)氧中形成有第二深孔接觸，所述第二深孔接觸和所述N型贗埋層接觸并引出所述深N阱的電極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述縱向PNP器件的基區(qū)由形成于所述有源區(qū)中且位于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成；所述基區(qū)的摻雜濃度大于所述
5集電區(qū)的摻雜濃度；在所述有源區(qū)上方形成有N型摻雜的多晶硅，所述多晶硅的工藝條件和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極多晶硅的工藝條件相同，所述多晶硅和所述基區(qū)接觸作為所述基區(qū)的引出端，在所述多晶硅上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出基極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述縱向PNP器件的發(fā)射區(qū)由形成于所述有源區(qū)上方的P型摻雜的鍺硅單晶層組成，所述鍺硅單晶硅的工藝條件和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基區(qū)的工藝條件相同，所述鍺硅單晶硅的P型摻雜包括采用所述鍺硅BiCMOS 工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的外基區(qū)的P型摻雜；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)接觸，在所述發(fā)射區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出發(fā)射極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述發(fā)射區(qū)和所述多晶硅間通過(guò)絕緣膜側(cè)墻互相隔離。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法包括如下步驟步驟一、采用刻蝕工藝在硅襯底上形成有源區(qū)和淺溝槽。步驟二、在所述淺溝槽底部的所述硅襯底上進(jìn)行離子注入分別形成P型贗埋層和 N型贗埋層；所述P型贗埋層和所述有源區(qū)相隔一段距離、所述N型贗埋層和所述P型贗埋層也相隔一段距離，且所述N型贗埋層距離將要形成集電區(qū)的所述有源區(qū)更遠(yuǎn)。通過(guò)調(diào)節(jié)所述P型贗埋層和所述有源區(qū)間的距離調(diào)節(jié)縱向PNP器件的擊穿電壓。步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場(chǎng)氧。步驟四、在形成縱向PNP器件的區(qū)域的所述硅襯底中進(jìn)行N型離子注入形成深N 阱，所述深N阱的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度。步驟五、用光刻工藝打開(kāi)所述縱向PNP器件的集電區(qū)的形成區(qū)域，進(jìn)行第一次P型離子注入在所述深N阱上方的所述有源區(qū)中形成第一 P型離子注入?yún)^(qū)，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)橫向擴(kuò)散進(jìn)入所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧的底部的所述硅襯底中，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)和所述深N阱相接觸；所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度小于所述深N阱的摻雜濃度。進(jìn)行第二次P型離子注入在所述深N阱上方的所述有源區(qū)中形成第二 P型離子注入?yún)^(qū)，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的深度小于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)位于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的上部且互相接觸在一起；所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度；由所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)和所述第二 P 型離子注入?yún)^(qū)組成所述集電區(qū)。步驟六、在所述淺槽場(chǎng)氧中形成第一深孔接觸和第二深孔接觸，所述第一深孔接觸位于所述P型贗埋層頂部并和所述P型贗埋層接觸并引出集電極；所述第二深孔接觸位于所述N型贗埋層頂部并和所述N型贗埋層接觸并引出所述深N阱的電極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，還包括如下步驟步驟七、在步驟五中進(jìn)行所述第二次P型離子注入之后，接著進(jìn)行N型離子注入在所述有源區(qū)中形成N型離子注入?yún)^(qū)，該N型離子注入?yún)^(qū)位于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸，由所述N型離子注入?yún)^(qū)組成基區(qū)；所述基區(qū)的摻雜濃度大于所述集電區(qū)的摻雜濃度。步驟八、在形成所述基區(qū)后，在所述硅襯底的正面淀積發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層、并對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層進(jìn)行光刻刻蝕形成的發(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)上并露出所述基區(qū)且小于所述有源區(qū)的尺寸；在形成有所述發(fā)射區(qū)窗口的所述硅襯底正面生長(zhǎng)在位P型摻雜的鍺硅單晶硅，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行刻蝕，對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行P型離子注入摻入P型雜質(zhì)；由經(jīng)過(guò)在位P型摻雜和離子注入摻雜的鍺硅單晶硅組成發(fā)射區(qū)；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)接觸，所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)的接觸區(qū)域由所述發(fā)射區(qū)窗口定義。步驟九、在形成所述發(fā)射區(qū)后，在所述硅襯底的正面淀積基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層、 并對(duì)所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層進(jìn)行光刻刻蝕形成的基區(qū)引出端窗口 ；所述基區(qū)引出端窗口位于所述有源區(qū)上并露出所述基區(qū)且小于所述有源區(qū)的尺寸，所述基區(qū)引出端窗口和所述發(fā)射區(qū)之間通過(guò)所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層刻蝕后形成的絕緣膜側(cè)墻隔離；在形成有所述基區(qū)引出端窗口的所述硅襯底正面生長(zhǎng)多晶硅，采用離子注入工藝對(duì)所述多晶硅進(jìn)行N 型摻雜，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述多晶硅進(jìn)行刻蝕；刻蝕后的所述多晶硅和所述基區(qū)相接觸，所述多晶硅和所述基區(qū)的接觸區(qū)域由所述基區(qū)引出端窗口定義；所述多晶硅作為所述基區(qū)的引出端。步驟十、在步驟六中形成所述第一深孔接觸和所述第二深孔接觸之后，在所述發(fā)射區(qū)上形成金屬接觸，由該金屬接觸引出發(fā)射極；在所述多晶硅上形成金屬接觸，由該金屬接觸引出基極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述第一次P型離子注入為單次注入、或?yàn)槎啻巫⑷?。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述第二次P型離子注入為單次注入、或?yàn)槎啻巫⑷耄?所述第二次P型離子注入的注入劑量為ι χ IO13CnT2至5X 1014cm_2。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟八中所述鍺硅單晶硅的生長(zhǎng)工藝采用鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基區(qū)的生長(zhǎng)工藝，兩者能在所述硅襯底的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成；對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行P型離子注入的工藝采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的外基區(qū)的P型離子注入工藝，兩者能在所述硅襯底的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟九中所述多晶硅生長(zhǎng)和摻雜工藝采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極多晶硅的生長(zhǎng)和摻雜工藝條件，兩者能在所述硅襯底的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成。本發(fā)明器件的集電區(qū)是由低摻雜的第一 P型離子注入?yún)^(qū)和重?fù)诫s的第二 P型離子注入?yún)^(qū)組成的二維L形結(jié)構(gòu)，其中重?fù)诫s的第二 P型離子注入?yún)^(qū)能抑制基區(qū)寬度的展寬，從而能降低集電區(qū)的串聯(lián)電阻，提高器件的特征頻率；在器件正常工作時(shí)，集電區(qū)和深N阱反偏，能使低摻雜的第一 P型離子注入?yún)^(qū)全部耗盡，從而能提高器件的擊穿電壓。本發(fā)明方法能夠和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的制作工藝兼容，從而能夠?qū)崿F(xiàn)縱向PNP器件和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的集成。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是本發(fā)明實(shí)施例鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的結(jié)構(gòu)示意圖2-圖9是本發(fā)明實(shí)施例鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法的各步驟中器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件形成于硅襯底1上，有源區(qū)由淺槽場(chǎng)氧2隔離， 在所述硅襯底1上形成有深N阱5，所述深N阱5的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧2的深度，縱向 PNP器件形成于所述深N阱5中并被所述深N阱5包圍。所述縱向PNP器件的集電區(qū)由形成于所述深N阱5上方的所述有源區(qū)中的第一 P 型離子注入?yún)^(qū)6和第二 P型離子注入?yún)^(qū)7組成。所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧2的深度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6橫向擴(kuò)散進(jìn)入所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧2的底部的所述硅襯底1中，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6和所述深N阱5相接觸。所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7的深度小于所述淺槽場(chǎng)氧2的深度，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7位于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的上部且互相接觸在一起。所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7的摻雜濃度大于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的摻雜濃度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的摻雜濃度小于所述深N阱5的摻雜濃度。在所述淺槽場(chǎng)氧2的底部形成有P型贗埋層3，所述P型贗埋層3和所述有源區(qū)相隔一段距離、且所述P型贗埋層3和所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6接觸連接，通過(guò)所述P型贗埋層3和所述有源區(qū)間的距離調(diào)節(jié)所述縱向PNP器件的擊穿電壓，在所述P型贗埋層3頂部的所述淺槽場(chǎng)氧2中形成有第一深孔接觸14，所述第一深孔接觸14和所述P型贗埋層3 接觸并引出集電極。 在所述淺槽場(chǎng)氧2的底部的所述深N阱5中形成有N型贗埋層4，所述N型贗埋層 4和所述P型贗埋層3相隔一段距離、且所述N型贗埋層4不和所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6 接觸；在所述N型贗埋層4頂部的所述淺槽場(chǎng)氧2中形成有第二深孔接觸14，所述第二深孔接觸14和所述N型贗埋層4接觸并引出所述深N阱5的電極。所述縱向PNP器件的基區(qū)8由形成于所述有源區(qū)中且位于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成；所述基區(qū)8的摻雜濃度大于所述集電區(qū)的摻雜濃度；在所述有源區(qū)上方形成有N型摻雜的多晶硅12，所述多晶硅12的工藝條件和鍺硅 BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極多晶硅的工藝條件相同，所述多晶硅 12和所述基區(qū)8接觸作為所述基區(qū)8的引出端。所述多晶硅12和所述基區(qū)8的接觸區(qū)域由基區(qū)引出端窗口定義；所述基區(qū)引出端窗口由所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11進(jìn)行光刻刻蝕后形成。在所述多晶硅12的側(cè)壁形成有側(cè)墻13。在所述多晶硅12上形成有金屬接觸 15，該金屬接觸15引出基極。所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11為氧化硅，氮化硅，或氧化硅和氮化硅組合形成的復(fù)合層。所述側(cè)墻13為氧化硅或氮化硅。所述縱向PNP器件的發(fā)射區(qū)10由形成于所述有源區(qū)上方的P型摻雜的鍺硅單晶層組成，所述鍺硅單晶硅的工藝條件和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基區(qū)的工藝條件相同，所述鍺硅單晶硅的P型摻雜包括采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的外基區(qū)的P型摻雜、以及在位摻雜的P型雜質(zhì)；較佳為，所述鍺硅單
8晶硅的P型摻雜的雜質(zhì)為硼。所述發(fā)射區(qū)10和所述基區(qū)8接觸，所述發(fā)射區(qū)10和所述基區(qū)8的接觸區(qū)域由所述發(fā)射區(qū)窗口定義。所述發(fā)射區(qū)窗口由發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層9進(jìn)行光刻刻蝕后形成，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層9為氧化硅，氮化硅，多晶硅，或三者之間組合形成的復(fù)合層。在所述發(fā)射區(qū)10上形成有金屬接觸15，該金屬接觸15引出發(fā)射極。所述發(fā)射區(qū) 10和所述多晶硅12間通過(guò)絕緣膜側(cè)墻互相隔離。所述絕緣膜側(cè)墻由所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11刻蝕后形成，所述側(cè)墻13以及所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層9也能進(jìn)行所述發(fā)射區(qū)10 和所述多晶硅12間的隔離。如圖2至圖9所示，是本發(fā)明實(shí)施例鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法的各步驟中器件的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法包括如下步驟步驟一、如圖2所示，采用刻蝕工藝在硅襯底1上形成有源區(qū)和淺溝槽。步驟二、如圖2所示，在所述淺溝槽底部的所述硅襯底1上進(jìn)行離子注入分別形成 P型贗埋層3和N型贗埋層4 ；所述P型贗埋層3和所述有源區(qū)相隔一段距離、所述N型贗埋層4和所述P型贗埋層3也相隔一段距離，且所述N型贗埋層4距離將要形成集電區(qū)的所述有源區(qū)更遠(yuǎn)。通過(guò)調(diào)節(jié)所述P型贗埋層3和所述有源區(qū)間的距離調(diào)節(jié)所述縱向PNP器件的擊穿電壓。步驟三、如圖2所示，在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場(chǎng)氧2。步驟四、如圖3所示，在形成縱向PNP器件的區(qū)域的所述硅襯底1中進(jìn)行N型離子注入形成深N阱5，所述深N阱5的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧2的深度。步驟五、如圖4所示，用光刻工藝打開(kāi)所述縱向PNP器件的集電區(qū)的形成區(qū)域，也即用光刻膠將集電區(qū)的形成區(qū)域外保護(hù)起來(lái)。進(jìn)行第一次P型離子注入在所述深N阱5上方的所述有源區(qū)中形成第一 P型離子注入?yún)^(qū)6，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧2的深度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6橫向擴(kuò)散進(jìn)入所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧2的底部的所述硅襯底1中，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6和所述深N阱5相接觸。所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的摻雜濃度小于所述深N阱5的摻雜濃度。所述第一次P型離子注入為單次注入、或?yàn)槎啻巫⑷?。進(jìn)行第二次P型離子注入在所述深N阱5上方的所述有源區(qū)中形成第二 P型離子注入?yún)^(qū)7，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7的深度小于所述淺槽場(chǎng)氧2的深度，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7位于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的上部且互相接觸在一起；所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7的摻雜濃度大于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6的摻雜濃度；由所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)6和所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)7組成所述集電區(qū)。所述第二次P型離子注入為單次注入、或?yàn)槎啻巫⑷耄龅诙蜳型離子注入的注入劑量為1 X IO13CnT2至5X 1014cm_2。在步驟六之前，還包括如下步驟步驟七、如圖4所示，在步驟五中進(jìn)行所述第二次P型離子注入之后，接著進(jìn)行N 型離子注入在所述有源區(qū)中形成N型離子注入?yún)^(qū)，該N型離子注入?yún)^(qū)位于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸，由所述N型離子注入?yún)^(qū)組成基區(qū)8 ；所述基區(qū)8的摻雜濃度大于所述集電區(qū)的摻雜濃度。步驟八、如圖5所示，在形成所述基區(qū)8后，在所述硅襯底1的正面淀積發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層9、并對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層9進(jìn)行光刻刻蝕形成的發(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)上并露出所述基區(qū)8且小于所述有源區(qū)的尺寸；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層 9為氧化硅，氮化硅，多晶硅，或三者之間組合形成的復(fù)合層。在形成有所述發(fā)射區(qū)窗口的所述硅襯底1正面生長(zhǎng)在位P型摻雜的鍺硅單晶硅 10，較佳的，所述鍺硅單晶硅10的在位P型摻雜的雜質(zhì)為硼。所述鍺硅單晶硅10的生長(zhǎng)工藝采用鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基區(qū)的生長(zhǎng)工藝，兩者能在所述硅襯底1的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成。如圖6所示，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述鍺硅單晶硅10進(jìn)行刻蝕，對(duì)所述鍺硅單晶硅10進(jìn)行P型離子注入摻入P型雜質(zhì)，較佳的，所述鍺硅單晶硅10的P型離子注入的雜質(zhì)為硼。對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行P型離子注入的工藝采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的外基區(qū)的P型離子注入工藝，兩者能在所述硅襯底1的所述縱向PNP 器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成。由經(jīng)過(guò)在位P型摻雜和離子注入摻雜的鍺硅單晶硅10組成發(fā)射區(qū)10 ；所述發(fā)射區(qū)10和所述基區(qū)8接觸，所述發(fā)射區(qū)10和所述基區(qū)8的接觸區(qū)域由所述發(fā)射區(qū)窗口定義。步驟九、如圖7所示，在形成所述發(fā)射區(qū)10后，在所述硅襯底1的正面淀積基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11、并對(duì)所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11進(jìn)行光刻刻蝕形成的基區(qū)引出端窗口 ；所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11為氧化硅，氮化硅，或氧化硅和氮化硅組合形成的復(fù)
I=I te ο所述基區(qū)引出端窗口位于所述有源區(qū)上并露出所述基區(qū)8且小于所述有源區(qū)的尺寸，所述基區(qū)引出端窗口和所述發(fā)射區(qū)10之間通過(guò)所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層11刻蝕后形成的絕緣膜側(cè)墻隔離。在形成有所述基區(qū)引出端窗口的所述硅襯底1正面生長(zhǎng)多晶硅 12。采用離子注入工藝對(duì)所述多晶硅12進(jìn)行N型摻雜。如圖8所示，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述多晶硅12進(jìn)行刻蝕；刻蝕后的所述多晶硅 12和所述基區(qū)8相接觸，所述多晶硅12和所述基區(qū)8的接觸區(qū)域由所述基區(qū)引出端窗口定義；所述多晶硅12作為所述基區(qū)8的引出端。如圖9所示，在多晶硅12的側(cè)壁形成側(cè)墻13，所述側(cè)墻13為氧化硅或氮化硅。所述側(cè)墻13是先淀積介質(zhì)層后再刻蝕形成。接著再繼續(xù)進(jìn)行步驟六和步驟十。步驟六、如圖1所示，在所述淺槽場(chǎng)氧2中形成第一深孔接觸14和第二深孔接觸 14，所述第一深孔接觸14位于所述P型贗埋層3頂部并和所述P型贗埋層3接觸并引出集電極；所述第二深孔接觸14位于所述N型贗埋層4頂部并和所述N型贗埋層4接觸并引出所述深N阱5的電極。步驟十、在步驟六中形成所述第一深孔接觸14和所述第二深孔接觸14之后，在所述發(fā)射區(qū)10上形成金屬接觸15，由該金屬接觸15引出發(fā)射極；在所述多晶硅12上形成金屬接觸15，由該金屬接觸15引出基極。如圖1所示，本發(fā)明器件的集電區(qū)是由低摻雜的第一 P型離子注入?yún)^(qū)6和重?fù)诫s的第二 P型離子注入?yún)^(qū)7組成的二維L形結(jié)構(gòu)，其中重?fù)诫s的第二 P型離子注入?yún)^(qū)7能抑制基區(qū)8寬度的展寬，從而能降低集電區(qū)的串聯(lián)電阻，提高器件的特征頻率；在器件正常工作時(shí)，集電區(qū)和深N阱5反偏，能使低摻雜的第一 P型離子注入?yún)^(qū)6全部耗盡，從而能提高器件的擊穿電壓。本發(fā)明方法能夠和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的制作工藝兼容，從而能夠?qū)崿F(xiàn)縱向PNP器件和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的集成。
以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)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BiCMOS工藝中縱向PNP器件，形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場(chǎng)氧隔離，其特征在于在所述硅襯底上形成有深N阱，所述深N阱的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，縱向PNP器件形成于所述深N阱中并被所述深N阱包圍；所述縱向PNP器件的集電區(qū)由形成于所述深N阱上方的所述有源區(qū)中的第一 P型離子注入?yún)^(qū)和第二 P型離子注入?yún)^(qū)組成；所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)橫向擴(kuò)散進(jìn)入所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧的底部的所述硅襯底中，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)和所述深N阱相接觸；所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的深度小于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)位于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的上部且互相接觸在一起；所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度小于所述深N阱的摻雜濃度；在所述淺槽場(chǎng)氧的底部形成有P型贗埋層，所述P型贗埋層和所述有源區(qū)相隔一段距離、且所述P型贗埋層和所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)接觸連接，通過(guò)所述P型贗埋層和所述有源區(qū)間的距離調(diào)節(jié)所述縱向PNP器件的擊穿電壓，在所述P型贗埋層頂部的所述淺槽場(chǎng)氧中形成有第一深孔接觸，所述第一深孔接觸和所述P型贗埋層接觸并引出集電極；在所述淺槽場(chǎng)氧的底部的所述深N阱中形成有N型贗埋層，所述N型贗埋層和所述P 型贗埋層相隔一段距離、且所述N型贗埋層不和所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)接觸；在所述N型贗埋層頂部的所述淺槽場(chǎng)氧中形成有第二深孔接觸，所述第二深孔接觸和所述N型贗埋層接觸并引出所述深N阱的電極。
2.如權(quán)利要求1所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件，其特征在于所述縱向PNP 器件的基區(qū)由形成于所述有源區(qū)中且位于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸的一N 型離子注入?yún)^(qū)組成；所述基區(qū)的摻雜濃度大于所述集電區(qū)的摻雜濃度；在所述有源區(qū)上方形成有N型摻雜的多晶硅，所述多晶硅的工藝條件和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極多晶硅的工藝條件相同，所述多晶硅和所述基區(qū)接觸作為所述基區(qū)的引出端，在所述多晶硅上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出基極。
3.如權(quán)利要求1所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件，其特征在于所述縱向PNP 器件的發(fā)射區(qū)由形成于所述有源區(qū)上方的P型摻雜的鍺硅單晶層組成，所述鍺硅單晶硅的工藝條件和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基區(qū)的工藝條件相同，所述鍺硅單晶硅的P型摻雜包括采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的外基區(qū)的P型摻雜；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)接觸，在所述發(fā)射區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出發(fā)射極。
4.如權(quán)利要求2或3所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件，其特征在于所述發(fā)射區(qū)和所述多晶硅間通過(guò)絕緣膜側(cè)墻互相隔離。
5.一種鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、采用刻蝕工藝在硅襯底上形成有源區(qū)和淺溝槽；步驟二、在所述淺溝槽底部的所述硅襯底上進(jìn)行離子注入分別形成P型贗埋層和N型贗埋層；所述P型贗埋層和所述有源區(qū)相隔一段距離、所述N型贗埋層和所述P型贗埋層也相隔一段距離，且所述N型贗埋層距離將要形成集電區(qū)的所述有源區(qū)更遠(yuǎn)；通過(guò)調(diào)節(jié)所述P型贗埋層和所述有源區(qū)間的距離調(diào)節(jié)縱向PNP器件的擊穿電壓； 步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場(chǎng)氧；步驟四、在形成縱向PNP器件的區(qū)域的所述硅襯底中進(jìn)行N型離子注入形成深N阱，所述深N阱的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度；步驟五、用光刻工藝打開(kāi)所述縱向PNP器件的集電區(qū)的形成區(qū)域，進(jìn)行第一次P型離子注入在所述深N阱上方的所述有源區(qū)中形成第一 P型離子注入?yún)^(qū)，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的深度大于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)橫向擴(kuò)散進(jìn)入所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧的底部的所述硅襯底中，所述第一P型離子注入?yún)^(qū)和所述深N阱相接觸； 所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度小于所述深N阱的摻雜濃度；進(jìn)行第二次P型離子注入在所述深N阱上方的所述有源區(qū)中形成第二 P型離子注入?yún)^(qū)，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的深度小于所述淺槽場(chǎng)氧的深度，所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)位于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的上部且互相接觸在一起；所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)的摻雜濃度；由所述第一 P型離子注入?yún)^(qū)和所述第二 P型離子注入?yún)^(qū)組成所述集電區(qū)；步驟六、在所述淺槽場(chǎng)氧中形成第一深孔接觸和第二深孔接觸，所述第一深孔接觸位于所述P型贗埋層頂部并和所述P型贗埋層接觸并引出集電極；所述第二深孔接觸位于所述N型贗埋層頂部并和所述N型贗埋層接觸并引出所述深N阱的電極。
6.如權(quán)利要求5所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法，其特征在于，還包括如下步驟步驟七、在步驟五中進(jìn)行所述第二次P型離子注入之后，接著進(jìn)行N型離子注入在所述有源區(qū)中形成N型離子注入?yún)^(qū)，該N型離子注入?yún)^(qū)位于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸，由所述N型離子注入?yún)^(qū)組成基區(qū)；所述基區(qū)的摻雜濃度大于所述集電區(qū)的摻雜濃度； 步驟八、在形成所述基區(qū)后，在所述硅襯底的正面淀積發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層、并對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層進(jìn)行光刻刻蝕形成的發(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)上并露出所述基區(qū)且小于所述有源區(qū)的尺寸；在形成有所述發(fā)射區(qū)窗口的所述硅襯底正面生長(zhǎng)在位P型摻雜的鍺硅單晶硅，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行刻蝕，對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行P型離子注入摻入P型雜質(zhì)；由經(jīng)過(guò)在位P型摻雜和離子注入摻雜的鍺硅單晶硅組成發(fā)射區(qū)；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)接觸，所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)的接觸區(qū)域由所述發(fā)射區(qū)窗口定義；步驟九、在形成所述發(fā)射區(qū)后，在所述硅襯底的正面淀積基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層、并對(duì)所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層進(jìn)行光刻刻蝕形成的基區(qū)引出端窗口 ；所述基區(qū)引出端窗口位于所述有源區(qū)上并露出所述基區(qū)且小于所述有源區(qū)的尺寸，所述基區(qū)引出端窗口和所述發(fā)射區(qū)之間通過(guò)所述基區(qū)引出端窗口介質(zhì)層刻蝕后形成的絕緣膜側(cè)墻隔離；在形成有所述基區(qū)引出端窗口的所述硅襯底正面生長(zhǎng)多晶硅，采用離子注入工藝對(duì)所述多晶硅進(jìn)行N型摻雜，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述多晶硅進(jìn)行刻蝕；刻蝕后的所述多晶硅和所述基區(qū)相接觸，所述多晶硅和所述基區(qū)的接觸區(qū)域由所述基區(qū)引出端窗口定義；所述多晶硅作為所述基區(qū)的引出端；步驟十、在步驟六中形成所述第一深孔接觸和所述第二深孔接觸之后，在所述發(fā)射區(qū)上形成金屬接觸，由該金屬接觸引出發(fā)射極；在所述多晶硅上形成金屬接觸，由該金屬接觸引出基極。
7.如權(quán)利要求5所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法，其特征在于步驟五中所述第一次P型離子注入為單次注入、或?yàn)槎啻巫⑷搿?br> 8.如權(quán)利要求5所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法，其特征在于步驟五中所述第二次P型離子注入為單次注入、或?yàn)槎啻巫⑷?，所述第二次P型離子注入的注入劑量為 IX IO13CnT2 至 5 X IO14cnT2。
9.如權(quán)利要求6所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法，其特征在于步驟八中所述鍺硅單晶硅的生長(zhǎng)工藝采用鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基區(qū)的生長(zhǎng)工藝，兩者能在所述硅襯底的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成；對(duì)所述鍺硅單晶硅進(jìn)行P型離子注入的工藝采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的外基區(qū)的P型離子注入工藝，兩者能在所述硅襯底的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成。
10.如權(quán)利要求6所述的鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法，其特征在于 步驟九中所述多晶硅生長(zhǎng)和摻雜工藝采用所述鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極多晶硅的生長(zhǎng)和摻雜工藝條件，兩者能在所述硅襯底的所述縱向PNP器件的區(qū)域和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的區(qū)域同時(shí)形成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件，整個(gè)器件形成于深N阱中，集電區(qū)是由低摻雜的第一P型離子注入?yún)^(qū)和重?fù)诫s的第二P型離子注入?yún)^(qū)組成的二維L形結(jié)構(gòu)，通過(guò)形成于淺槽場(chǎng)氧底部的P型贗埋層引出。其中重?fù)诫s的第二P型離子注入?yún)^(qū)能抑制基區(qū)寬度的展寬，從而能降低集電區(qū)的串聯(lián)電阻，提高器件的特征頻率；在器件正常工作時(shí)，集電區(qū)和深N阱反偏，能使低摻雜的第一P型離子注入?yún)^(qū)全部耗盡，從而能提高器件的擊穿電壓。本發(fā)明還公開(kāi)了一種鍺硅BiCMOS工藝中縱向PNP器件的制作方法。本發(fā)明方法能夠和鍺硅BiCMOS工藝中的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的制作工藝兼容，從而能夠?qū)崿F(xiàn)縱向PNP器件和鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的集成。
文檔編號(hào)H01L21/331GK102412275SQ20111028283
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者錢文生 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司