本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是指一種用于SiGe HBT器件中的監(jiān)控基區(qū)寬度的測試結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

對于SiGe HBT(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor，異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管)器件，采用P型多晶硅抬高外基區(qū)，發(fā)射極和外基區(qū)之間采用內(nèi)側(cè)墻的自對準(zhǔn)器件結(jié)構(gòu)，如圖1所示，可以同時降低基極電阻和基極-集電極電容，這樣的鍺硅HBT器件可以得到大于300GHz的最高震蕩頻率fmax，其性能可以和III-V器件相當(dāng)，被廣泛用于光通信和毫米波應(yīng)用。

SiGe HBT器件采用較小能帶寬度的摻有雜質(zhì)硼的鍺硅碳合金為基極，由于發(fā)射極和基極有能帶差，可以在保證同樣的直流電流放大倍數(shù)HFE時采用較高的基區(qū)摻雜，從而得到較高的fmax。

較小的外基區(qū)電阻，包括側(cè)墻下的連接(Link)電阻，是提升fmax的最重要的參數(shù)，link電阻是由SiGe外延成長時摻雜的硼的濃度和厚度決定的，較高的濃度和厚度可以降低link電阻；然而HBT是垂直器件，內(nèi)基區(qū)的厚度，就是圖1的pinch區(qū)，它是高摻雜的發(fā)射區(qū)的N型摻雜(通常為砷)擴散到基區(qū)形成的，為了較高的截止頻率f_T，要求Link區(qū)濃度和寬度較低；為了Link和pinch的折中平衡，發(fā)射極雜質(zhì)需要部分?jǐn)U散到基區(qū)中。

由于HBT垂直器件的雜質(zhì)分布特別是基區(qū)的雜質(zhì)分布對直流和射頻特性有很大影響，在研發(fā)過程中一般用二次離子質(zhì)譜(SIMS)來表征，如圖2所示；但SIMS方法周期長，費用高，如果有一個在線的測試結(jié)構(gòu)來監(jiān)控，則可以加快研發(fā)進(jìn)度，并在后續(xù)的量產(chǎn)過程中持續(xù)測量工藝穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種監(jiān)控基區(qū)寬度的測試結(jié)構(gòu)，以直觀地對SiGe HBT的主要工藝過程進(jìn)行監(jiān)控。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的監(jiān)控基區(qū)寬度的測試結(jié)構(gòu)，用于監(jiān)控SiGe HBT的工藝過程的基區(qū)電阻，所述的測試結(jié)構(gòu)為X、Y方向均沿中心軸對稱的結(jié)構(gòu)，包含一個位于測試結(jié)構(gòu)中間區(qū)域的啞鈴型的圖形；在啞鈴圖形的兩端包含有發(fā)射極窗口，發(fā)射極窗口中間為發(fā)射極多晶硅窗口，窗口的中心為接觸孔；定義啞鈴圖形軸向為X方向，垂直于X方向為Y方向；啞鈴圖形的兩端的發(fā)射極窗口之間的X方向長度定義為L，啞鈴圖形手柄區(qū)的Y方向?qū)挾榷x為W；

在啞鈴圖形的外圍，是由多層逐級嵌套的矩形構(gòu)成，其中，位于最外圈的是基區(qū)多晶硅層，其他向內(nèi)依次為發(fā)射極多晶硅層、發(fā)射極層、發(fā)射極多晶硅層、發(fā)射極多晶硅層。

進(jìn)一步地，所述啞鈴圖形兩端包含的發(fā)射極窗口，其Y方向上的寬度與啞鈴圖形手柄區(qū)的寬度保持一致，同為W。

進(jìn)一步地，所述啞鈴圖形兩端在X方向上的寬度與啞鈴圖形手柄區(qū)的寬度保持一致，同為W。

進(jìn)一步地，所述啞鈴圖形兩端包含的發(fā)射極窗口的寬度與啞鈴圖形手柄區(qū)的寬度保持一致，能保證電流在寬度方向上均勻。

進(jìn)一步地，監(jiān)控基區(qū)電阻的阻值，首先測量啞鈴圖形兩端的接觸孔之間的電阻R_test，然后通過如下的公式進(jìn)行計算：

本發(fā)明所述的監(jiān)控基區(qū)寬度的測試結(jié)構(gòu)，提供了一種在鍺硅自對準(zhǔn)器件結(jié)構(gòu)并采用選擇性外延的工藝中，在芯片級電測試(WAT)階段有效監(jiān)控SiGe基區(qū)電阻的測試結(jié)構(gòu)；由它測量的電阻主要由鍺硅外延工藝決定，同時與多晶硅發(fā)射極摻雜及激活器件的熱開銷有關(guān)，這一測試結(jié)構(gòu)可直觀地對鍺硅HBT的主要工藝過程進(jìn)行監(jiān)控，在第一時間發(fā)現(xiàn)并解決問題。

附圖說明

圖1是SiGe HBT器件的剖面圖。

圖2是對SiGe HBT垂直器件進(jìn)行二次離子質(zhì)譜(SIMS)分析的曲線。

圖3是本發(fā)明監(jiān)控基區(qū)寬度的測試結(jié)構(gòu)。

圖4是沿圖3長度L方向剖切的示意圖。

圖5是沿圖3寬度W方向剖切的示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1是基區(qū)多晶硅，2、4、5、8是發(fā)射極多晶硅，3、7是發(fā)射極窗口，6是啞鈴圖形區(qū)，9是接觸孔。

具體實施方式

本發(fā)明所述的監(jiān)控基區(qū)寬度的測試結(jié)構(gòu)，用于監(jiān)控SiGe HBT的工藝過程的基區(qū)電阻，如圖3所示，所述的測試結(jié)構(gòu)為X、Y方向均沿中心軸對稱的結(jié)構(gòu)，包含一個位于測試結(jié)構(gòu)中間區(qū)域的啞鈴型的圖形；在啞鈴圖形的兩端包含有發(fā)射極窗口7，發(fā)射極窗口7中間為發(fā)射極多晶硅窗口8，發(fā)射極多晶硅窗口8的中心為接觸孔9；定義啞鈴圖形軸向為X方向，垂直于X方向為Y方向；啞鈴圖形的兩端的發(fā)射極窗口7之間的X方向長度定義為L，啞鈴圖形手柄區(qū)的Y方向?qū)挾榷x為W。

在啞鈴圖形的外圍，是由多層逐級嵌套的矩形構(gòu)成，其中，位于最外圈的是基區(qū)多晶硅層1，其他向內(nèi)依次為發(fā)射極多晶硅層2、發(fā)射極層3、發(fā)射極多晶硅層4、發(fā)射極多晶硅層5。

所述啞鈴圖形兩端包含的發(fā)射極窗口，其Y方向上的寬度與啞鈴圖形手柄區(qū)的寬度保持一致，同為W，能保證電流在寬度方向上均勻。所述啞鈴圖形兩端在X方向上的寬度與啞鈴圖形手柄區(qū)的寬度保持一致，同為W。

監(jiān)控基區(qū)電阻的阻值，首先測量啞鈴圖形兩端的接觸孔9之間的實際的電阻R_test，然后通過如下的公式進(jìn)行計算：

圖4為所述測試結(jié)構(gòu)的X方向其中一端的截面，8和9之間用接觸孔引出；主要工藝流程包括：在N型外延上生長有源區(qū)，有源區(qū)由STI隔離；生長發(fā)射極薄膜(氧化層+重?fù)诫s多晶硅+氧化層+氮化層)，光刻及刻蝕形成發(fā)射極窗口；SiGe選擇性外延生長；發(fā)射極多晶硅生長、光刻及刻蝕；基區(qū)多晶硅光刻及刻蝕。

圖5為此測試結(jié)構(gòu)的Y方向一端的截面，其中4和5之間的多晶硅發(fā)射極是斷開的，這是因為盡管鍺硅層是選擇性外延成長的，只在有源區(qū)有外延成長，但在淺溝槽區(qū)，可能也有部分鍺硅生長，這里開個槽可以把發(fā)射極多晶硅和鍺硅外延散可能生長的鍺硅層一起刻蝕掉，從而保證了測試結(jié)構(gòu)是和其它區(qū)域斷開的。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。