專利名稱：鍺硅hbt器件及制造方法
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)雙極晶體管 (HBT)器件；本發(fā)明還涉及一種鍺硅HBT器件的制造方法。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代通信對高頻帶下高性能、低噪聲和低成本的RF組件的需求，現(xiàn)有的Si 材料器件無法滿足性能規(guī)格、輸出功率和線性度新的要求，功率鍺硅(SiGe)HBT則在更高、 更寬的頻段的功放中發(fā)揮重要作用。與砷化鎵器件相比，雖然SiGe HBT在頻率上還處劣勢，但SiGe HBT憑著更好的熱導(dǎo)率和良好的襯底機(jī)械性能，較好地解決了功放的散熱問題， SiGeHBT還具有更好的線性度、更高集成度；SiGe HBT仍然屬于硅基技術(shù)，和CMOS工藝有良好的兼容性，SiGe BiCMOS工藝為功放與邏輯控制電路的集成提供極大的便利，也降低了工藝成本。
國際上目前已經(jīng)廣泛采用SiGe HBT作為高頻大功率功放器件應(yīng)用于無線通訊產(chǎn)品，如手機(jī)中的功率放大器和低噪聲放大器等。為了提高射頻功率放大器的輸出功率，在器件正常工作范圍內(nèi)通過提高工作電流和提高工作電壓都是有效的方式。通過各種工藝設(shè)計和器件設(shè)計來減小鍺硅HBT的集電區(qū)電阻對降低功耗和提高器件的最高振蕩頻率也至關(guān)重要。同時，減小器件的尺寸對提高集成電路的集成度和減小一些寄生參數(shù)(如基區(qū)電阻、 集電區(qū)電阻、電容等)、提高器件的性能也是重要的手段。
現(xiàn)有的SiGe HBT采用高摻雜的集電區(qū)埋層，以降低集電區(qū)電阻，采用高濃度高能量N型注入，連接集電區(qū)埋層，形成集電極引出端(collector pick-up)。集電區(qū)埋層上外延中低摻雜的集電區(qū)，在位P型摻雜的SiGe外延形成基區(qū)，然后重N型摻雜多晶硅構(gòu)成發(fā)射極，最終完成HBT的制作。在發(fā)射區(qū)窗口打開時可選擇中心集電區(qū)局部離子注入，調(diào)節(jié) HBT的擊穿電壓和特征頻率。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，但主要缺點有1、集電區(qū)外延成本高；2、c0llect0r pick-up的形成靠高劑量、大能量的離子注入，才能將集電區(qū)埋層引出，因此所占器件面積很大；3、深槽隔離工藝復(fù)雜，而且成本較高；4、HBT工藝的光刻層數(shù)較多。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HBT器件，能縮小器件的面積，減少基區(qū)和集電區(qū)的結(jié)電容以及降低工藝成本。本發(fā)明還提供一種鍺硅HBT器件的制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅HBT器件形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，包括集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成?；鶇^(qū)，由形成于所述有源區(qū)上的P型鍺硅外延層組成，所述基區(qū)在所述有源區(qū)的表面和所述集電區(qū)相接觸；所述基區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸、且所述基區(qū)位于所述有源區(qū)的中間區(qū)域的上方。發(fā)射區(qū)，由形成于所述基區(qū)上部的N 型多晶硅組成，所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)相接觸， 所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述基區(qū)的尺寸、且所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的中間區(qū)域的上方；在所述發(fā)射區(qū)的頂部形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并引出發(fā)射極。和所述發(fā)射區(qū)相接觸的所述基區(qū)為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的所述基區(qū)為外基區(qū)，所述外基區(qū)的摻雜濃度大于所述本征基區(qū)的摻雜濃度；在所述外基區(qū)的頂部形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并引出基極。在所述基區(qū)周側(cè)的所述有源區(qū)上方形成有金屬接觸,該金屬接觸和所述集電區(qū)接觸并引出集電極。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述發(fā)射區(qū)的側(cè)面和所述基區(qū)的側(cè)面都形成有氧化硅側(cè)墻。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅HBT器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、采用光刻刻蝕工藝在硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)。
步驟二、在所述淺溝槽中填充氧化物形成淺槽場氧。
步驟三、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入形成集電區(qū)。
步驟四、在所述有源區(qū)上方形成基區(qū)，所述基區(qū)由一 P型硅鍺外延層刻蝕后形成； 所述基區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸，且所述基區(qū)位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方； 所述基區(qū)和所述集電區(qū)形成接觸。
步驟五、在所述基區(qū)上方形成發(fā)射區(qū)，所述發(fā)射區(qū)由N型多晶硅刻蝕后形成；所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述基區(qū)的尺寸，且所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)形成接觸；和所述發(fā)射區(qū)相接觸的所述基區(qū)為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的為外基區(qū)。
步驟六、采用離子注入工藝在所述外基區(qū)中摻入P型雜質(zhì)。
步驟七、在所述外基區(qū)的頂部形成金屬接觸，該金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并引出基極；在所述發(fā)射區(qū)的頂部形成金屬接觸，該金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并引出發(fā)射極； 在所述基區(qū)外側(cè)的所述有源區(qū)中形成金屬接觸，該金屬接觸和所述集電區(qū)接觸并引出集電極。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟三中所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為注入劑量 lel2cnT2 5el4cnT2，注入能量為 20KeV 400KeV。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟四中形成所述基區(qū)前還包括形成基區(qū)窗口的步驟，先在所述硅襯底上淀積第一介質(zhì)層，再刻蝕所述第一介質(zhì)層形成所述基區(qū)窗口，所述基區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方，所述基區(qū)窗口定義出所述集電區(qū)和所述基區(qū)的接觸區(qū)域。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中形成所述發(fā)射區(qū)前還包括形成發(fā)射區(qū)窗口的步驟，先在所述硅襯底上淀積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層和所述鍺硅外延層相接觸；刻蝕所述第二介質(zhì)層形成發(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述基區(qū)的正上方且比所述基區(qū)的尺寸要??；所述發(fā)射區(qū)窗口定義出所述基區(qū)和所述發(fā)射區(qū)的接觸區(qū)域。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述發(fā)射區(qū)的N型多晶硅的采用離子注入工藝進(jìn)行摻雜并采用熱退火工藝進(jìn)行激活，離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或砷、注入劑量5el4cnT2 lel6cnT2、注入能量為20KeV 400KeV，熱退火的工藝條件為退火溫度為 950°C 1050°C、退火時間為5秒 30秒。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟六中的 所述外基區(qū)的P型雜質(zhì)之后，還包括在所述發(fā)射區(qū)的側(cè)面和所述基區(qū)的側(cè)面形成氧化硅側(cè)墻的工藝。
本發(fā)明器件的集電區(qū)不需要使用埋層引出，而是直接在有源區(qū)表面的形成接觸孔引出，故能大大縮小器件的面積；面積的縮小也能減小器件的基區(qū)-集電區(qū)的結(jié)電容，從而能提高器件的頻率特征。本發(fā)明的集電區(qū)是通過離子注入形成，不需要成本昂貴的外延工藝，在加上本發(fā)明器件的所占面積較小，能提高電路的集成度，最后能使工藝成本大大降低。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1是本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件結(jié)構(gòu)示意圖2A-圖2F是本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件的制造方法的各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，是本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例鍺硅HBT 器件形成于硅襯底101上，有源區(qū)由淺槽場氧102隔離，包括
集電區(qū)201，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成。
基區(qū)502，由形成于所述有源區(qū)上的P型鍺硅外延層組成，所述基區(qū)502在所述有源區(qū)的表面和所述集電區(qū)201相接觸。所述基區(qū)502的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸、且所述基區(qū)502位于所述有源區(qū)的中間區(qū)域的上方。所述集電區(qū)201和所述基區(qū)502的接觸區(qū)域由基區(qū)窗口定義，所述基區(qū)窗口由第一介質(zhì)層501刻蝕后形成，本發(fā)明實施例中所述第一介質(zhì)層501為二氧化硅介質(zhì)層。
發(fā)射區(qū)402，由形成于所述基區(qū)502上部的N型多晶硅組成，所述發(fā)射區(qū)402和所述基區(qū)502相接觸，所述發(fā)射區(qū)402的尺寸小于所述基區(qū)502的尺寸、且所述發(fā)射區(qū)402位于所述基區(qū)502的中間區(qū)域的上方。所述發(fā)射區(qū)402和所述基區(qū)502的接觸區(qū)域由發(fā)射區(qū)窗口定義，所述發(fā)射區(qū)窗口由第二介質(zhì)層401刻蝕后形成，本發(fā)明實施例中所述第二介質(zhì)層401為二氧化硅介質(zhì)層。
和所述發(fā)射區(qū)402相接觸的所述基區(qū)502為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的所述基區(qū)502為外基區(qū)，所述外基區(qū)的摻雜濃度大于所述本征基區(qū)的摻雜濃度。
在所述發(fā)射區(qū)402的側(cè)面和所述基區(qū)502的側(cè)面分別形成有氧化硅側(cè)墻601和 602。
在所述發(fā)射區(qū)402的頂部形成有金屬接觸701，該金屬接觸701和所述發(fā)射區(qū)402 接觸并引出發(fā)射極。在所述外基區(qū)的頂部形成有金屬接觸701，該金屬接觸701和所述外基區(qū)接觸并引出基極。在所述基區(qū)502周側(cè)的所述有源區(qū)上方形成有金屬接觸701，該金屬接觸701和所述集電區(qū)201接觸并引出集電極。最后通過金屬層702實現(xiàn)器件的互連。
如圖2A至圖2F所示，是本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件的制造方法的各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、如圖2A所示，采用光刻刻蝕工藝在P型襯底硅襯底101上形成淺溝槽和有源區(qū)。
步驟二、如圖2A所 示，在所述淺溝槽中填充氧化物，并經(jīng)刻蝕和研磨之后形成淺槽場氧102。
步驟三、如圖2B所示，在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入形成集電區(qū)201。 所述集電區(qū)201的N型離子注入工藝條件為注入劑量lel2Cm_2 5el4Cm_2，注入能量為 20KeV 400KeV。
步驟四、如圖2B所示，在所述硅襯底101上淀積第一介質(zhì)層202，該第一介質(zhì)層 202為二氧化硅介質(zhì)層，厚度為50埃至300埃。
如圖2C所示，采用光刻和干刻工藝刻蝕所述第一介質(zhì)層202形成所述基區(qū)窗口， 刻蝕后所述第一介質(zhì)層202用301標(biāo)示。所述基區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方， 所述基區(qū)窗口定義出所述集電區(qū)201和后續(xù)形成的基區(qū)的接觸區(qū)域。
如圖2C所示，在所述硅襯底101的上方外延生長一層P型硅鍺外延層302，所述基區(qū)窗口區(qū)域內(nèi)的所述硅鍺外延層302和所述有源區(qū)中的所述集電區(qū)201的表面接觸且為單晶結(jié)構(gòu)，所述基區(qū)窗口區(qū)域外部的所述硅鍺外延層302和所述第一介質(zhì)層301表面接觸為多晶結(jié)構(gòu)。
步驟五、如圖2D所示，在所述硅襯底101上淀積第二介質(zhì)層401，該第二介質(zhì)層 401為二氧化硅介質(zhì)層并和所述硅鍺外延層302接觸。采用光刻和干刻工藝刻蝕所述第二介質(zhì)層401形成所述發(fā)射區(qū)窗口。所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述基區(qū)窗口的中央?yún)^(qū)域的上方且比所述基區(qū)窗口的尺寸小，所述發(fā)射區(qū)窗口定義出所述硅鍺外延層302和后續(xù)形成的發(fā)射區(qū)的接觸區(qū)域。
如圖2D所示，在所述硅襯底101上淀積N型多晶硅402，所述發(fā)射區(qū)窗口區(qū)域內(nèi)的所述N型多晶硅402和所述硅鍺外延層302表面接觸,所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述N型多晶硅402和所述第二介質(zhì)層401表面接觸。采用離子注入工藝對所述N型多晶硅402進(jìn)行摻雜并采用熱退火工藝進(jìn)行激活，所述N型多晶硅402的離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或砷、注入劑量5el4cnT2 lel6cnT2、注入 能量為20KeV 400KeV，熱退火的工藝條件為退火溫度為950°C 1050°C、退火時間為5秒 30秒。
如圖2D所示，采用光刻工藝用光刻膠定義出發(fā)射區(qū)的形成區(qū)域，以所述光刻膠為掩模將所述發(fā)射區(qū)的區(qū)域外部的所述N型多晶硅402和所述第二介質(zhì)層401都去除，最后形成如圖2D所示的發(fā)射區(qū)402。
步驟六、如圖2D所示，所述發(fā)射區(qū)402形成之后，以定義所述發(fā)射區(qū)402的光刻膠為掩模，在所述發(fā)射區(qū)402外部的所述硅鍺外延層302中進(jìn)行外基區(qū)注入，該外基區(qū)注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼、注入劑量5el4cm_2 lel6cm_2、注入能量為5KeV 20KeV。外基區(qū)注入之后再去除所述光刻膠。
如圖2E所示，采用光刻刻蝕工藝對所述硅鍺外延層302進(jìn)行刻蝕，將基區(qū)區(qū)域外的所述硅鍺外延層302和所述第一介質(zhì)層301都去除從而形成所述基區(qū)502，刻蝕后的所述第一介質(zhì)層301用501標(biāo)示。所述基區(qū)502形成后，由圖2E能看出，所述發(fā)射區(qū)402的尺寸小于所述基區(qū)502的尺寸，且所述發(fā)射區(qū)402位于所述基區(qū)502的中央?yún)^(qū)域的上方；所述發(fā)射區(qū)402和所述基區(qū)502形成接觸；和所述發(fā)射區(qū)402相接觸的所述基區(qū)502為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的為外基區(qū)，所述外基區(qū)中包括了所述外基區(qū)注入的P型雜質(zhì)，故所述外基區(qū)的摻雜濃度大于所述本征基區(qū)的摻雜濃度。
如圖2F所示，淀積一層氧化物介質(zhì)層并刻蝕在所述發(fā)射區(qū)402的側(cè)面和所述基區(qū) 502的側(cè)面分別形成氧化硅側(cè)墻601和602。
步驟七、在所述外基區(qū)的頂部形成金屬接觸701，該金屬接觸701和所述外基區(qū)接觸并引出基極；在所述發(fā)射區(qū)402的頂部形成金屬接觸701，該金屬接觸701和所述發(fā)射區(qū) 402接觸并引出發(fā)射極；在所述基區(qū)502外側(cè)的所述有源區(qū)中形成金屬接觸701，該金屬接觸701和所述集電區(qū)201接觸并引出集電極。
如圖2A至圖2F所示，是本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件的制造方法的各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例鍺硅HBT器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、如圖2A所示，采用光刻刻蝕工藝在P型襯底硅襯底101上形成淺溝槽和有源區(qū)。
步驟二、如圖2A所示，在所述淺溝槽中填充氧化物，并經(jīng)刻蝕和研磨之后形成淺槽場氧102。
步驟三、如圖2B所示，在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入形成集電區(qū)201。 所述集電區(qū)201的N型離子注入工藝條件為注入劑量lel2Cm_2 5el4Cm_2，注入能量為 20KeV 400KeV。
步驟四、如圖2B所示，在所述硅襯底101上淀積第一介質(zhì)層202，該第一介質(zhì)層 202為二氧化硅介質(zhì)層，厚度為50埃至300埃。
如圖2C所示，采用光刻和干刻工藝刻蝕所述第一介質(zhì)層202形成所述基區(qū)窗口， 刻蝕后所述第一介質(zhì)層202用301標(biāo)示。所述基區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方， 所述基區(qū)窗口定義出所述集電區(qū)201和后續(xù)形成的基區(qū)的接觸區(qū)域。
如圖2C所示，在所述硅襯底101的上方外延生長一層P型硅鍺外延層302，所述基區(qū)窗口區(qū)域內(nèi)的所述硅鍺外延層302和所述有源區(qū)中的所述集電區(qū)201的表面接觸且為單晶結(jié)構(gòu)，所述基區(qū)窗口區(qū)域外部的所述硅鍺外延層302和所述第一介質(zhì)層301表面接觸為多晶結(jié)構(gòu)。
步驟五、如圖2D所示，在所述硅襯底101上淀積第二介質(zhì)層401，該第二介質(zhì)層 401為二氧化硅介質(zhì)層并和所述硅鍺外延層302接觸。采用光刻和干刻工藝刻蝕所述第二介質(zhì)層401形成所述發(fā)射區(qū)窗口。所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述基區(qū)窗口的中央?yún)^(qū)域的上方且比所述基區(qū)窗口的尺寸小，所述發(fā)射區(qū)窗口定義出所述硅鍺外延層302和后續(xù)形成的發(fā)射區(qū)的接觸區(qū)域。
如圖2D所示，在所述硅襯底101上淀積N型多晶硅402，所述發(fā)射區(qū)窗口區(qū)域內(nèi)的所述N型多晶硅402和所述硅鍺外延層302表面接觸,所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述N型多晶硅402和所述第二介質(zhì)層401表面接觸。采用離子注入工藝對所述N型多晶硅402進(jìn)行摻雜并采用熱退火工藝進(jìn)行激活，所述N型多晶硅402的離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或砷、注入劑量5el4cnT2 lel6cnT2、注入能量為20KeV 400KeV，熱退火的工藝條件為退火溫度為950°C 1050°C、退火時間為5秒 30秒。
如圖2D所示，采用光刻工藝用光刻膠定義出發(fā)射區(qū)的形成區(qū)域，以所述光刻膠為掩模將所述發(fā)射區(qū)的區(qū)域外部的所述N型多晶硅402和所述第二介質(zhì)層401都去除，最后形成如圖2D所示的發(fā)射區(qū)402。
步驟六、如圖2D所示，所述發(fā)射區(qū)402形成之后，以定義所述發(fā)射區(qū)402的光刻膠為掩模，在所述發(fā)射區(qū)402外部的所述硅鍺外延層302中進(jìn)行外基區(qū)注入，該 外基區(qū)注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼、注入劑量5el4cm_2 lel6cm_2、注入能量為5KeV 20KeV。外基區(qū)注入之后再去除所述光刻膠。
如圖2E所示，采用光刻刻蝕工藝對所述硅鍺外延層302進(jìn)行刻蝕，將基區(qū)區(qū)域外的所述硅鍺外延層302和所述第一介質(zhì)層301都去除從而形成所述基區(qū)502，刻蝕后的所述第一介質(zhì)層301用501標(biāo)示。所述基區(qū)502形成后，由圖2E能看出，所述發(fā)射區(qū)402的尺寸小于所述基區(qū)502的尺寸，且所述發(fā)射區(qū)402位于所述基區(qū)502的中央?yún)^(qū)域的上方；所述發(fā)射區(qū)402和所述基區(qū)502形成接觸；和所述發(fā)射區(qū)402相接觸的所述基區(qū)502為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的為外基區(qū)。
如圖2F所示，先在所述硅襯底101的正面淀積一層氧化物介質(zhì)層，采用全面刻蝕工藝對該氧化物介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，所述硅襯底101上方的平面處的氧化物介質(zhì)層都被去除，而在所述發(fā)射區(qū)402的側(cè)面和所述基區(qū)502的側(cè)面分別形成氧化硅側(cè)墻601和602。
步驟七、如圖1所示，在所述外基區(qū)的頂部形成金屬接觸701,該金屬接觸701和所述外基區(qū)接觸并引出基極；在所述發(fā)射區(qū)402的頂部形成金屬接觸701，該金屬接觸701 和所述發(fā)射區(qū)402接觸并引出發(fā)射極；在所述基區(qū)502外側(cè)的所述有源區(qū)中形成金屬接觸 701，該金屬接觸701和所述集電區(qū)201接觸并引出集電極。最后形成金屬層702的圖形實現(xiàn)器件的互連。
以上通過具體實施例對本發(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HBT器件，形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，其特征在于，包括 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； 基區(qū)，由形成于所述有源區(qū)上的P型鍺硅外延層組成，所述基區(qū)在所述有源區(qū)的表面和所述集電區(qū)相接觸；所述基區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸、且所述基區(qū)位于所述有源區(qū)的中間區(qū)域的上方； 發(fā)射區(qū)，由形成于所述基區(qū)上部的N型多晶硅組成，所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)相接觸，所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述基區(qū)的尺寸、且所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的中間區(qū)域的上方；在所述發(fā)射區(qū)的頂部形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并引出發(fā)射極； 和所述發(fā)射區(qū)相接觸的所述基區(qū)為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的所述基區(qū)為外基區(qū)，所述外基區(qū)的摻雜濃度大于所述本征基區(qū)的摻雜濃度；在所述外基區(qū)的頂部形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并引出基極； 在所述基區(qū)周側(cè)的所述有源區(qū)上方形成有金屬接觸，該金屬接觸和所述集電區(qū)接觸并引出集電極。
2.如權(quán)利要求1所述的鍺硅HBT器件，其特征在于在所述發(fā)射區(qū)的側(cè)面和所述基區(qū)的側(cè)面都形成有氧化硅側(cè)墻。
3.—種鍺硅HBT器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、采用光刻刻蝕工藝在硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)； 步驟二、在所述淺溝槽中填充氧化物形成淺槽場氧； 步驟三、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入形成集電區(qū)； 步驟四、在所述有源區(qū)上方形成基區(qū)，所述基區(qū)由一 P型硅鍺外延層刻蝕后形成；所述基區(qū)的尺寸小于所述有源區(qū)的尺寸，且所述基區(qū)位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方；所述基區(qū)和所述集電區(qū)形成接觸； 步驟五、在所述基區(qū)上方形成發(fā)射區(qū)，所述發(fā)射區(qū)由N型多晶硅刻蝕后形成；所述發(fā)射區(qū)的尺寸小于所述基區(qū)的尺寸，且所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方；所述發(fā)射區(qū)和所述基區(qū)形成接觸；和所述發(fā)射區(qū)相接觸的所述基區(qū)為本征基區(qū)，所述本征基區(qū)外側(cè)的為外基區(qū)； 步驟六、采用離子注入工藝在所述外基區(qū)中摻入P型雜質(zhì)； 步驟七、在所述外基區(qū)的頂部形成金屬接觸，該金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并引出基極；在所述發(fā)射區(qū)的頂部形成金屬接觸，該金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并引出發(fā)射極；在所述基區(qū)外側(cè)的所述有源區(qū)中形成金屬接觸，該金屬接觸和所述集電區(qū)接觸并引出集電極。
4.如權(quán)利要求3所述的鍺硅HBT器件的制造方法，其特征在于步驟三中所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為注入劑量lel2cnT2 5el4cnT2，注入能量為20KeV 400KeV。
5.如權(quán)利要求3所述的鍺硅HBT器件的制造方法，其特征在于步驟四中形成所述基區(qū)前還包括形成基區(qū)窗口的步驟，先在所述硅襯底上淀積第一介質(zhì)層，再刻蝕所述第一介質(zhì)層形成所述基區(qū)窗口，所述基區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的中央?yún)^(qū)域的上方，所述基區(qū)窗口定義出所述集電區(qū)和所述基區(qū)的接觸區(qū)域。
6.如權(quán)利要求3所述的鍺硅HBT器件的制造方法，其特征在于步驟五中形成所述發(fā)射區(qū)前還包括形成發(fā)射區(qū)窗口的步驟，先在所述硅襯底上淀積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層和所述鍺硅外延層相接觸；刻蝕所述第二介質(zhì)層形成發(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述基區(qū)的正上方且比所述基區(qū)的尺寸要??；所述發(fā)射區(qū)窗口定義出所述基區(qū)和所述發(fā)射區(qū)的接觸區(qū)域。
7.如權(quán)利要求3所述的鍺硅HBT器件的制造方法，其特征在于步驟五中所述發(fā)射區(qū)的N型多晶硅的采用離子注入工藝進(jìn)行摻雜并采用熱退火工藝進(jìn)行激活，離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或砷、注入劑量5el4cnT2 lel6cnT2、注入能量為20KeV 400KeV，熱退火的工藝條件為退火溫度為950°C 1050°C、退火時間為5秒 30秒。
8.如權(quán)利要求3所述的鍺硅HBT器件的制造方法，其特征在于步驟六中的所述外基區(qū)的P型雜質(zhì)之后，還包括在所述發(fā)射區(qū)的側(cè)面和所述基區(qū)的側(cè)面形成氧化硅側(cè)墻的工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍺硅HBT，集電區(qū)由形成于有源區(qū)中的一N型離子注入?yún)^(qū)組成，基區(qū)由形成于有源區(qū)上的P型鍺硅外延層組成，發(fā)射區(qū)由形成于基區(qū)上部的N型多晶硅組成。基區(qū)的尺寸小于有源區(qū)的尺寸，通過在基區(qū)周側(cè)的有源區(qū)上方形成金屬接觸來引出集電極。本發(fā)明能大大縮小器件的面積、減小器件的基區(qū)-集電區(qū)的結(jié)電容、提高器件的頻率特征，集電區(qū)不需要成本昂貴的外延工藝，能降低工藝成本。本發(fā)明公開了一種鍺硅HBT器件的制造方法。
文檔編號H01L29/737GK103050519SQ20121000444
公開日2013年4月17日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉冬華, 段文婷, 錢文生, 胡君, 石晶 申請人:上海華虹Nec電子有限公司