一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，通過在第二多晶硅層進行離子注入N型雜質(zhì)后，利用適當波長的激光退火來替代常規(guī)的快速熱退火以激活離子注入的N型雜質(zhì)，因所選適當波長激光的能量只作用于第二多晶硅層的厚度范圍內(nèi)，而對位于第二多晶硅層下方的SiGe基區(qū)不作影響，所以其在有效激活第二多晶硅層中離子注入的N型雜質(zhì)的前提下，避免了SiGe基區(qū)中硼的再擴散，進而防止了異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使SiGeHBT具有更好的器件性能。
【專利說明】一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件制備【技術領域】，尤其涉及一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，由于具有能帶工程特點的鍺硅異質(zhì)結晶體管的性能明顯優(yōu)于雙極型晶體管，因此鍺硅異質(zhì)結晶體管得到了迅猛的發(fā)展。NPN型鍺硅異質(zhì)結雙極型晶體管(SiGeHetero junction Bipolar Transistor,簡稱SiGe HBT)的能帶結構抑制了基極區(qū)空穴向發(fā)射極區(qū)注入，有利于發(fā)射極區(qū)的電子向基極區(qū)注入，因此提高了發(fā)射極區(qū)的注入效率，使得電流增益主要由能帶確定而不再僅僅由發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的雜質(zhì)濃度比確定，基極區(qū)的雜質(zhì)濃度可以大幅提高，從而使得基極區(qū)很薄但基極區(qū)電阻卻可以很小，確保半導體器件有很好的頻率、功率增益及其噪聲等性能。
[0003]現(xiàn)有技術中，NPN型SiGe HBT的制造方法是通過在SiGe外延形成P型基區(qū)之后，淀積多晶硅，并離子注入N型雜質(zhì)，快速退火激活雜質(zhì)，形成N型發(fā)射極來實現(xiàn)的。但是，由于P型基區(qū)中的硼原子在后期的熱退火過程中會出現(xiàn)外擴現(xiàn)象，而硼的再分布會導致異集電結產(chǎn)生異質(zhì)結勢壘效應，進而使得SiGe HBT性能急劇惡化。
[0004]因此，如何在制造SiGe HBT的工藝過程中避免SiGe基區(qū)中的硼外擴，以防止異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使得SiGeHBT具有更好的器件性能是本領域技術人員需要解決的技術問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的為，針對上述問題，提出了一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，該方法在第二多晶硅層進行離子注入N型雜質(zhì)后，利用適當波長的激光退火來替代常規(guī)的快速熱退火以激活離子注入的N型雜質(zhì)，因所選適當波長激光的能量只作用于第二多晶硅層的厚度范圍內(nèi)，而對位于第二多晶硅層下方的SiGe基區(qū)不作影響，所以其在有效激活第二多晶硅層中離子注入的N型雜質(zhì)的前提下，避免了 SiGe基區(qū)中硼的再擴散，進而防止了異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使SiGeHBT具有更好的器件性能。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，包括如下步驟:
[0007]步驟S01，在硅襯底內(nèi)形成N+埋層區(qū)，并于所述N+埋層區(qū)上形成N-集電區(qū)；
[0008]步驟S02，通過選擇性離子注入N型雜質(zhì)，于所述N-集電區(qū)內(nèi)形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)，其中所述SIC區(qū)和集電極引出區(qū)與所述N+埋層區(qū)相接觸；
[0009]步驟S03，于所述N-集電區(qū)上淀積第一多晶硅層，去除所述SIC區(qū)上的所述第一多晶硅層以露出所述SIC區(qū)，以及
[0010]于所述第一多晶硅層和SIC區(qū)上形成一層SiGe層，并對位于所述SIC區(qū)上的SiGe層原位摻雜P型雜質(zhì)；[0011]步驟S04，光刻以形成發(fā)射極窗口和集電極引出窗口，依次刻蝕所述集電極引出窗口下所述SiGe層和第一多晶硅層，以露出所述集電極引出區(qū)，形成位于所述SIC區(qū)上的SiGe單晶基區(qū)和位于所述N-集電區(qū)上的多晶外基區(qū)，以及
[0012]于所述發(fā)射極窗口和集電極引出窗口下淀積第二多晶硅層；
[0013]步驟S05，對所述第二多晶硅層離子注入N型雜質(zhì)，并選擇一定波長的激光對所述第二多晶硅層進行激光退火，其中，所述所選波長激光的能量只傳達到所述第二多晶硅層的下表面，而對所述SiGe單晶基區(qū)沒有熱開銷；
[0014]步驟S06，選擇性刻蝕或腐蝕開出歐姆接觸窗口，淀積復合金屬，最終得到鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管。
[0015]進一步地，所述在硅襯底內(nèi)形成N+埋層區(qū)包括:在所述硅襯底上淀積第一 SiO2層；于所述第一 SiO2層上形成N+埋層區(qū)窗口 ；注入N型雜質(zhì)并高溫爐退火。
[0016]進一步地，所述N-集電區(qū)是由選擇性硅外延并原位摻雜N型雜質(zhì)形成的。
[0017]進一步地，根據(jù)摻雜N型雜質(zhì)的不同劑量在所述N-集電區(qū)內(nèi)形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)，其中，所述SIC區(qū)內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量小于所述集電極引出區(qū)；所述形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)后，還包括爐退火或快速退火工藝，以激活雜質(zhì)。
[0018]進一步地，所述淀積第一多晶硅層之后還包括對所述第一多晶硅層離子注入P型雜質(zhì)，并激光退火以激活P型雜質(zhì)，其中所述激光的波長范圍為198nm-1064nm。
[0019]進一步地，對所述第二多晶硅層離子注入N型雜質(zhì)之后還包括:以光刻膠為掩膜，刻蝕所述第二多晶硅層，以露出所述多晶外基區(qū)；離子注入P型雜質(zhì)并激光退火。
[0020]進一步地，所述激光退火中所選激光的波長取決于所述第二多晶硅層的厚度。其中，所述所選波長激光的能量只作用于所述第二多晶硅層的厚度范圍內(nèi)，而對位于所述第二多晶硅層下的SiGe單晶基區(qū)不作影響。
[0021]進一步地，所述第二多晶娃層的厚度為250nm時,所述所選激光的波長為266nm。
[0022]進一步地,所述N型雜質(zhì)為磷或者砷或者鋪；所述P型雜質(zhì)為硼或者銦。
[0023]進一步地，在完成步驟S05后，還包括采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕所述的第二多晶硅層，以形成位于所述SiGe單晶基區(qū)上的發(fā)射極多晶臺面和位于所述集電極引出區(qū)上的集電極多晶硅臺面。
[0024]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，通過在第二多晶硅層進行離子注入N型雜質(zhì)后，利用適當波長的激光退火來替代常規(guī)的快速熱退火以激活離子注入的N型雜質(zhì)，因所選適當波長激光的能量只作用于第二多晶硅層的厚度范圍內(nèi)，而對位于第二多晶硅層下方的SiGe基區(qū)不作影響，所以其在有效激活第二多晶硅層中離子注入的N型雜質(zhì)的前提下，避免了 SiGe基區(qū)中硼的再擴散，進而防止了異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使SiGeHBT具有更好的器件性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，以下將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細描述，其中:
[0026]圖1-15為本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法的具體步驟示意圖；
[0027]圖16為本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法的流程示意圖。【具體實施方式】
[0028]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0029]上述及其它技術特征和有益效果，將結合附圖1-16對本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法的較佳實施例進行詳細說明。
[0030]實施例一
[0031]本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，包括如下步驟:
[0032]步驟S01，在硅襯底內(nèi)形成N+埋層區(qū)，并于該N+埋層區(qū)上形成N-集電區(qū)。
[0033]請參閱圖1和圖2，具體來說，在硅襯底I內(nèi)形成N+埋層區(qū)3包括:在硅襯底I上淀積一層第一 SiO2層2 ;采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕刻蝕上述第一 SiO2層2直至硅襯底I的上表面為止，在該第一 SiO2層2中形成N+埋層區(qū)3窗口 ；然后離子注入N型雜質(zhì)并高溫爐退火，就得到了位于硅襯底I中的N+埋層區(qū)3，其中，上述N型雜質(zhì)為磷或者砷或者銻。在本實施例中，上述硅襯底I為電阻率為30 Ω.cm左右的P型〈100〉硅片；上述第一 SiO2層2的厚度為600nm ;上述N型雜質(zhì)為砷，離子注入的能量為150KeV，離子注入砷的劑量為4E15/cm2 ;上述N+埋層區(qū)3的深度約為2um。
[0034]然后，在N+埋層區(qū)3上形成N-集電區(qū)4，進一步地，該N-集電區(qū)4是由選擇性硅外延并原位摻雜N型雜質(zhì)形成的。在本實施例中，該N-集電區(qū)4是采用減壓化學氣相淀積(Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition,簡稱 RPCVD)工藝進行選擇性娃外延，并原位摻入濃度為lE16/cm3的N型雜質(zhì)形成的,其中N型雜質(zhì)為磷。
[0035]步驟S02，通過選擇性離子注入N型雜質(zhì)，于N-集電區(qū)內(nèi)形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)，其中上述SIC區(qū)和集電極引出區(qū)與N+埋層區(qū)相接觸。
[0036]請參閱圖3，具體來說，在發(fā)射區(qū)位置上進行選擇性離子注入N型雜質(zhì)，形成SIC區(qū)5，在集電極引出位置上進行選擇性離子注入N型雜質(zhì)，形成集電極引出區(qū)6，其中SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6位于上述N-集電區(qū)4中并與N+埋層區(qū)3的上表面相接觸。在本實施例中，上述N型雜質(zhì)為磷或者砷或者銻，進一步地，N型雜質(zhì)為磷；上述SIC區(qū)5和集電極弓I出區(qū)6是由上述N-集電區(qū)4內(nèi)摻雜不同劑量的N型雜質(zhì)形成的，進一步地，SIC區(qū)5內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量小于集電極引出區(qū)6，其中上述SIC區(qū)5內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量為lE13/cm2，上述集電極引出區(qū)6內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量為5E15/cm2。
[0037]然后，在形成SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6后，還包括對SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6的爐退火或快速退火工藝，優(yōu)選地，對SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6采用1000°C的爐退火，以完成雜質(zhì)的激活和再分布。
[0038]步驟S03，于上述N-集電區(qū)上淀積第一多晶硅層，去除SIC區(qū)上的第一多晶硅層以露出該SIC區(qū)，以及
[0039]于第一多晶娃層和SIC區(qū)上形成一層SiGe層，并對位于SIC區(qū)上的SiGe層原位摻雜P型雜質(zhì)。
[0040]請參閱圖4、圖5和圖6，具體來說，在上述的N-集電區(qū)4上依次淀積第二 SiO2層7和第一多晶硅層8，對該第一多晶硅層8離子注入P型雜質(zhì)，并采用激光退火以激活P型雜質(zhì)，優(yōu)選地，上述P型雜質(zhì)為硼或者銦。而由于此次退火在SiGe基區(qū)形成之前，因此對激光的波長沒有嚴格要求，可選取198nm_1064nm波長的激光進行退火。在本實施例中，在上述N-集電區(qū)4上依次淀積第二 SiO2層7和第一多晶硅層8的厚度都為IOOnm ;離子注入的P型雜質(zhì)為硼，進一步地離子注入為二氟化硼，離子注入的能量30KeV，離子注入二氟化硼的劑量3E15/cm2。
[0041]之后，依次去除SIC區(qū)5上的第一多晶硅層8和第二 SiO2層7，以露出該SIC區(qū)5。在上述第一多晶硅層8和SIC區(qū)5上采用RPCVD工藝進行SiGe的差分外延，形成SiGe外延層9，其中在第一多晶硅層8上生成SiGe多晶，而在上述SIC區(qū)5上生成SiGe單晶。然后對位于SIC區(qū)5上的SiGe層進行原位摻雜P型雜質(zhì)，其中P型雜質(zhì)為硼或者銦。進一步地，P型雜質(zhì)為硼，摻雜的濃度為2E19/cm3。
[0042]步驟S04，光刻以形成發(fā)射極窗口和集電極引出窗口，依次刻蝕集電極引出窗口下所述SiGe層和第一多晶硅層，以露出集電極引出區(qū)，形成位于SIC區(qū)上的SiGe單晶基區(qū)和位于N-集電區(qū)上的多晶外基區(qū)，以及
[0043]于發(fā)射極窗口和集電極引出窗口下淀積第二多晶硅層。
[0044]請參閱圖7、圖8和圖9，具體來說，利用光刻膠為掩蔽，光刻以形成發(fā)射極窗口和集電極引出窗口，并采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕工藝依次刻蝕上述集電極引出窗口下所述SiGe外延層9、第一多晶硅層8及位于集電極引出區(qū)6上的第二 SiO2層7，以露出集電極引出區(qū)6，形成位于SIC區(qū)5上的SiGe單晶基區(qū)11和位于N-集電區(qū)4上的多晶外基區(qū)10，其中該多晶外基區(qū)10是由第一多晶硅層8和SiGe多晶共同組成。然后，于發(fā)射極窗口和集電極引出窗口下依次淀積一層第三SiO2層12和第二多晶硅層13。在本實施例中，該第三SiO2層12是采用熱分解法淀積的，其厚度為IOOnm;上述第二多晶硅層13的厚度為250nmo
[0045]步驟S05，對第二多晶硅層離子注入N型雜質(zhì)，并選擇一定波長的激光對第二多晶硅層進行激光退火，其中，所選波長激光的能量只傳達到第二多晶硅層的下表面，而對SiGe單晶基區(qū)沒有熱開銷。
[0046]請參閱圖10、圖11和圖12，具體來說，對第二多晶硅層13離子注入N型雜質(zhì)，其中N型雜質(zhì)為磷或者砷或者鋪,優(yōu)選地,該N型雜質(zhì)為磷,離子注入的劑量為5E15/cm2。而后根據(jù)上述第二多晶硅層13的厚度選取合適波長的激光對第二多晶硅層13進行激光退火，使得離子注入的N型雜質(zhì)得到激活，其中，所選波長激光的能量只傳達到第二多晶硅層13的下表面，而對SiGe單晶基區(qū)11沒有熱開銷。也即是說，上述所選波長激光的能量只作用于第二多晶硅層13的厚度范圍內(nèi)，使得第二多晶硅層13中的N型雜質(zhì)在激光的作用下得到激活，且迅速擴散至整個區(qū)域，只有少量N型雜質(zhì)越過第二多晶硅層13的邊界進入到下面的多晶外基區(qū)10中，而對位于第二多晶硅層13下面的SiGe單晶基區(qū)11不受激光能量的影響，其在有效激活第二多晶硅層13中離子注入的N型雜質(zhì)的前提下，避免了 SiGe基區(qū)中硼的再擴散，進而防止了異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使SiGeHBT具有更好的器件性能。在本實施例中，因上述第二多晶硅層13的厚度為250nm，所以選取波長為266nm的激光進行激光退火，其只作用于250nm厚的第二多晶硅層13范圍內(nèi)，而對位于第二多晶硅層13下面的SiGe單晶基區(qū)11不作影響。
[0047]然后，采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕第二多晶硅層13，以形成位于SiGe單晶基區(qū)11上的發(fā)射極多晶臺面14和位于集電極引出區(qū)6上的集電極多晶硅臺面15，再淀積一層厚度為250nm的SiO2層，用RIE干法回刻SiO2，使發(fā)射極多晶臺面14和集電極多晶硅臺面15的兩側形成側墻16。濺射金屬鈦或鎳或鈷，用不高于800°C的兩步快速退火加選擇性濕法腐蝕法，在多晶外基區(qū)10表面、發(fā)射極多晶硅表面以及集電極多晶硅表面形成硅化物。
[0048]步驟S06，選擇性刻蝕或腐蝕開出歐姆接觸窗口，淀積復合金屬，最終得到鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管。
[0049]請參閱圖13，具體地，制作300nm的二氧化硅作為孔介質(zhì)，用選擇性刻蝕或腐蝕開出歐姆接觸窗口，淀積復合金屬17 (接觸層+粘附層+阻擋層+導電層)，按常規(guī)方式制作金屬互連等后道工藝，即可得到高性能的SiGeHBT。
[0050]實施例二
[0051]本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，包括如下步驟:
[0052]步驟S01，在硅襯底內(nèi)形成N+埋層區(qū)，并于該N+埋層區(qū)上形成N-集電區(qū)。
[0053]請參閱圖1和圖2，具體來說，在硅襯底I內(nèi)形成N+埋層區(qū)3包括:在硅襯底I上淀積一層第一 SiO2層2 ;采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕刻蝕上述第一 SiO2層2直至硅襯底I的上表面為止，在該第一 SiO2層2中形成N+埋層區(qū)3窗口 ；然后離子注入N型雜質(zhì)并高溫爐退火，就得到了位于硅襯底I中的N+埋層區(qū)3，其中，上述N型雜質(zhì)為磷或者砷或者銻。在本實施例中，上述硅襯底I為電阻率為30Ω.cm左右的P型〈100〉硅片；上述第一 SiO2層2的厚度為600nm ;上述N型雜質(zhì)為砷，離子注入的能量為150KeV，離子注入砷的劑量為4E15/cm2 ;上述N+埋層區(qū)3的深度約為2um。
[0054]然后，在N+埋層區(qū)3上形成N-集電區(qū)4，進一步地，該N-集電區(qū)4是由選擇性硅外延并原位摻雜N型雜質(zhì)形成的。在本實施例中，該N-集電區(qū)4是采用減壓化學氣相淀積(Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition,簡稱 RPCVD)工藝進行選擇性娃外延，并原位摻入濃度為lE16/cm3的N型雜質(zhì)形成的,其中N型雜質(zhì)為磷。
[0055]步驟S02，通過選擇性離子注入N型雜質(zhì)，于N-集電區(qū)內(nèi)形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)，其中上述SIC區(qū)和集電極引出區(qū)與N+埋層區(qū)相接觸。
[0056]請參閱圖3，具體來說，在發(fā)射區(qū)位置上進行選擇性離子注入N型雜質(zhì)，形成SIC區(qū)5，在集電極引出位置上進行選擇性離子注入N型雜質(zhì)，形成集電極引出區(qū)6，其中SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6位于上述N-集電區(qū)4中并與N+埋層區(qū)3的上表面相接觸。在本實施例中，上述N型雜質(zhì)為磷或者砷或者銻，進一步地，N型雜質(zhì)為磷；上述SIC區(qū)5和集電極弓I出區(qū)6是由上述N-集電區(qū)4內(nèi)摻雜不同劑量的N型雜質(zhì)形成的，進一步地，SIC區(qū)5內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量小于集電極引出區(qū)6，其中上述SIC區(qū)5內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量為lE13/cm2，上述集電極引出區(qū)6內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量為5E15/cm2。
[0057]然后，在形成SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6后，還包括對SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6的爐退火或快速退火工藝，優(yōu)選地，對SIC區(qū)5和集電極引出區(qū)6采用1000°C的爐退火，以完成雜質(zhì)的激活和再分布。
[0058]步驟S03，于上述N-集電區(qū)上淀積第一多晶硅層，去除SIC區(qū)上的第一多晶硅層以露出該SIC區(qū)，以及
[0059]于第一多晶娃層和SIC區(qū)上形成一層SiGe層，并對位于SIC區(qū)上的SiGe層原位摻雜P型雜質(zhì)。[0060]請參閱圖4、圖5和圖6，具體來說，在上述的N-集電區(qū)4上依次淀積第二 SiO2層7和第一多晶硅層8，之后依次去除SIC區(qū)5上的第一多晶硅層8和第二 SiO2層7，以露出該SIC區(qū)5。在上述第一多晶硅層8和SIC區(qū)5上采用RPCVD工藝進行SiGe的差分外延，形成SiGe外延層9，其中在該第一多晶硅層8形成SiGe多晶，而在上述SIC區(qū)5上生成SiGe單晶。然后對位于SIC區(qū)5上的SiGe層進行原位摻雜P型雜質(zhì)，其中P型雜質(zhì)為硼或者銦。進一步地，P型雜質(zhì)為硼，摻雜的濃度為2E19/cm3。
[0061 ] 步驟S04，光刻以形成發(fā)射極窗口和集電極引出窗口，依次刻蝕集電極引出窗口下所述SiGe層和第一多晶硅層，以露出集電極引出區(qū)，形成位于SIC區(qū)上的SiGe單晶基區(qū)和位于N-集電區(qū)上的多晶外基區(qū)，以及
[0062]于發(fā)射極窗口和集電極引出窗口下淀積第二多晶硅層。
[0063]請參閱圖7、圖8和圖9，具體來說，利用光刻膠為掩蔽，光刻以形成發(fā)射極窗口和集電極引出窗口，并采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕工藝依次刻蝕上述集電極引出窗口下所述SiGe外延層9、第一多晶硅層8及位于集電極引出區(qū)6上的第二 SiO2層7，以露出集電極引出區(qū)6，形成位于SIC區(qū)5上的SiGe單晶基區(qū)11和位于N-集電區(qū)4上的多晶外基區(qū)10，其中該多晶外基區(qū)10是由第一多晶硅層8和SiGe多晶共同組成。然后，于發(fā)射極窗口和集電極引出窗口下依次淀積一層第三SiO2層12和第二多晶硅層13。在本實施例中，該第三SiO2層12是采用熱分解法淀積的，其厚度為IOOnm ;上述第二多晶硅層13的厚度為250nmo
[0064]步驟S05，對第二多晶硅層離子注入N型雜質(zhì)，并選擇一定波長的激光對第二多晶硅層進行激光退火，其中，所選波長激光的能量只傳達到第二多晶硅層的下表面，而對SiGe單晶基區(qū)沒有熱開銷。
[0065]請參閱圖10、圖14和圖15，具體來說，對第二多晶硅層13離子注入N型雜質(zhì)，其中N型雜質(zhì)為磷或者砷或者鋪,優(yōu)選地,該N型雜質(zhì)為磷,離子注入的劑量為5E15/cm2。以光刻膠18為掩膜，采用干法刻蝕第二多晶硅層13，以露出多晶外基區(qū)10，形成位于SiGe單晶基區(qū)11上的發(fā)射極多晶臺面14和位于集電極引出區(qū)6上的集電極多晶硅臺面15。之后，離子注入P型雜質(zhì)，使多晶外基區(qū)10進行P型摻雜，而發(fā)射極多晶臺面14和集電極多晶硅臺面15上有光刻膠18，因此不會摻入P型雜質(zhì)，其中，P型雜質(zhì)為硼或者銦。更近一步地離子注入為二氟化硼，離子注入的能量30KeV，離子注入二氟化硼的劑量3E15/cm2。
[0066]去膠后根據(jù)第二多晶硅層13的厚度選取合適波長的激光對第二多晶硅層13和多晶外基區(qū)10進行激光退火，使得離子注入的N型和P型雜質(zhì)得到激活，其中，所選波長激光的能量只傳達到第二多晶硅層13的下表面，而對SiGe單晶基區(qū)11沒有熱開銷。也即是說，上述所選波長激光的能量只作用于第二多晶硅層13的厚度范圍內(nèi)，使得第二多晶硅層13中的N型雜質(zhì)在激光的作用下得到激活，且迅速擴散至整個區(qū)域，而對位于第二多晶硅層13下面的SiGe單晶基區(qū)11不受激光能量的影響，其在有效激活第二多晶硅層13中離子注入的N型雜質(zhì)的前提下，避免了 SiGe基區(qū)中硼的再擴散，進而防止了異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使SiGeHBT具有更好的器件性能。在本實施例中，因上述第二多晶硅層13的厚度為250nm,所以選取波長為266nm的激光進行激光退火,其只作用于250nm厚的第二多晶娃層13范圍內(nèi)，而對位于第二多晶硅層13下面的SiGe單晶基區(qū)11不作影響。
[0067]然后，再淀積一層厚度為250nm的SiO2層，用RIE干法回刻SiO2，使發(fā)射極多晶臺面14和集電極多晶硅臺面15的兩側形成側墻16。濺射金屬鈦或鎳或鈷，用不高于800°C的兩步快速退火加選擇性濕法腐蝕法，在多晶外基區(qū)10表面、發(fā)射極多晶硅表面以及集電極多晶娃表面形成娃化物。
[0068]步驟S06，選擇性刻蝕或腐蝕開出歐姆接觸窗口，淀積復合金屬，最終得到鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管。
[0069]請參閱圖13，具體地，制作300nm的二氧化硅作為孔介質(zhì)，用選擇性刻蝕或腐蝕開出歐姆接觸窗口，淀積復合金屬17 (接觸層+粘附層+阻擋層+導電層)，按常規(guī)方式制作金屬互連等后道工藝，即可得到高性能的SiGeHBT。
[0070]綜上所述，本發(fā)明一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，通過在第二多晶硅層進行離子注入N型雜質(zhì)后，利用適當波長的激光退火來替代常規(guī)的快速熱退火以激活離子注入的N型雜質(zhì)，因所選適當波長激光的能量只作用于第二多晶硅層的厚度范圍內(nèi)，而對位于第二多晶硅層下方的SiGe基區(qū)不作影響，所以其在有效激活第二多晶硅層中離子注入的N型雜質(zhì)的前提下，避免了 SiGe基區(qū)中硼的再擴散，進而防止了異質(zhì)結勢壘效應的發(fā)生，使SiGeHBT具有更好的器件性能。
[0071]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S01，在硅襯底內(nèi)形成N+埋層區(qū)，并于所述N+埋層區(qū)上形成N-集電區(qū)； 步驟S02，通過選擇性離子注入N型雜質(zhì)，于所述N-集電區(qū)內(nèi)形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)，其中所述SIC區(qū)和集電極引出區(qū)與所述N+埋層區(qū)相接觸； 步驟S03，于所述N-集電區(qū)上淀積第一多晶硅層，去除所述SIC區(qū)上的所述第一多晶硅層以露出所述SIC區(qū)，以及 于所述第一多晶硅層和SIC區(qū)上形成一層SiGe層，并對位于所述SIC區(qū)上的SiGe層原位摻雜P型雜質(zhì)； 步驟S04，光刻以形成發(fā)射極窗口和集電極引出窗口，依次刻蝕所述集電極引出窗口下所述SiGe層和第一多晶硅層，以露出所述集電極引出區(qū)，形成位于所述SIC區(qū)上的SiGe單晶基區(qū)和位于所述N-集電區(qū)上的多晶外基區(qū)，以及 于所述發(fā)射極窗口和集電極引出窗口下淀積第二多晶硅層； 步驟S05，對所述第二多晶硅層離子注入N型雜質(zhì)，并選擇一定波長的激光對所述第二多晶硅層進行激光退火，其中，所述所選波長激光的能量只傳達到所述第二多晶硅層的下表面，而對所述SiGe單晶基區(qū)沒有熱開銷； 步驟S06，選擇性刻蝕或腐蝕開出歐姆接觸窗口，淀積復合金屬，最終得到鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管。
2.根據(jù)權利要求1所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，所述在硅襯底內(nèi)形成N+埋層區(qū)包括:在所述硅襯底上淀積第一 SiO2層；于所述第一 SiO2層上形成N+埋層區(qū)窗口 ；注入N型雜質(zhì)并高溫爐退火。
3.根據(jù)權利要求1所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，所述N-集電區(qū)是由選擇性硅外延并原位摻雜N型雜質(zhì)形成的。
4.根據(jù)權利要求3所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，根據(jù)摻雜N型雜質(zhì)的不同劑量在所述N-集電區(qū)內(nèi)形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)，其中，所述SIC區(qū)內(nèi)摻雜N型雜質(zhì)的劑量小于所述集電極引出區(qū)；所述形成SIC區(qū)和集電極引出區(qū)后，還包括爐退火或快速退火工藝，以激活雜質(zhì)。
5.根據(jù)權利要求1所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，所述淀積第一多晶硅層之后還包括對所述第一多晶硅層離子注入P型雜質(zhì)，并激光退火以激活P型雜質(zhì)，其中所述激光的波長范圍為198nm-1064nm。
6.根據(jù)權利要求1所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，對所述第二多晶硅層離子注入N型雜質(zhì)之后還包括:以光刻膠為掩膜，刻蝕所述第二多晶硅層，以露出所述多晶外基區(qū)；離子注入P型雜質(zhì)并激光退火。
7.根據(jù)權利要求6所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，所述激光退火中所選激光的波長取決于所述第二多晶硅層的厚度。其中，所述所選波長激光的能量只作用于所述第二多晶硅層的厚度范圍內(nèi)，而對位于所述第二多晶硅層下的SiGe單晶基區(qū)不作影響。
8.根據(jù)權利要求7所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，所述第二多晶娃層的厚度為250nm時,所述所選激光的波長為266nm。
9.根據(jù)權利要求 1所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，所述N型雜質(zhì)為磷或者砷或者鋪；所述P型雜質(zhì)為硼或者銦。
10.根據(jù)權利要求1所述一種鍺硅異質(zhì)結雙極晶體管的制造方法，其特征在于，在完成步驟S05后，還包括采用干法刻蝕和/或濕法腐蝕所述的第二多晶硅層，以形成位于所述SiGe單晶基區(qū) 上的發(fā)射極多晶臺面和位于所述集電極引出區(qū)上的集電極多晶硅臺面。
【文檔編號】H01L21/331GK103594500SQ201310632268
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權日:2013年12月2日
【發(fā)明者】周偉, 張偉, 嚴利人, 劉志弘, 付軍, 周衛(wèi), 王全 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司, 清華大學