[发明专利]改善硅锗淀积表面粗糙度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，具体涉及一种锗硅异质结双极型晶体管的制作方法。

背景技术

在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，射频互补金属氧化物半导体RFCMOS虽然在先进的工艺技术中可实现较高频率，但还是难以完全满足射频要求，如很难实现40GHz以上的特征频率，而且先进工艺的研发成本也是非常高；化合物半导体可实现非常高的特征频率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺点，加上大多数化合物半导体有毒，限制了其应用。

锗硅异质结双极型晶体管SiGe HBT则是超高频器件的很好选择，首先其利用硅锗SiGe与硅Si的能带差别，提高发射区的载流子注入效率，增大器件的电流放大倍数；其次利用硅锗SiGe基区的高掺杂，降低基区电阻，提高特征频率；另外硅锗SiGe工艺基本与硅工艺相兼容，因此硅锗异质结双极型晶体管SiGe HBT已经成为超高频器件的主力军。同时，锗硅异质结双极型晶体管SiGe HBT工艺易与CMOS工艺相结合形成双极互补金属氧化物半导体BiCMOS工艺，从而兼具有互补金属氧化物半导体CMOS低能耗与高集成度的优点。

在硅锗异质结SiGe BiCMOS的制备工艺中，基区硅锗SiGe的形成是通过外延的方式实现的。图1为硅锗SiGe异质结晶体管示意图，相关的主要步骤为1.介质膜(101)淀积，此介质膜多为氧化膜；2.硅锗SiGe基区窗口打开；3.硅锗SiGe外延(102，103，104)，在单晶硅区生长硅锗SiGe单晶，非单晶上生长多晶硅锗SiGe，单晶区102为本征基区，单晶区103为外基区，而多晶区104则要形成硅化物连接接触孔作为基区引出。

介质膜在这里的作用为1.作为基区poly刻蚀时CMOS区的停止层；2.抬高外基区，以拉开外基区与集电极区高浓度参杂距离，降低BC结的寄生电容；3.采用干法与湿法刻蚀结合的方法打开硅锗SiGe外延窗口，为硅锗SiGe淀积提供一个超洁净的单晶表面，提高硅锗SiGe外延质量。

根据我们目前的研究结果表明，硅锗SiGe在单晶上的生长的表面平滑，然而在氧化硅上的生长速率快，形核现象严重，表面变得非常粗糙，凹凸不平，这样粗糙不平的表面不利于后续硅化物形成，使硅化物形成不连续，导致基区接触电阻升高，而且由于在氧化硅上生长速率快于单晶硅，单晶与多晶交界面会往本征基区平移，减小了基区宽度，这种现象在尺寸缩小工艺中更为严重，器件性能大大受到影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善硅锗淀积表面粗糙度的方法。其可以使介质膜上生长硅锗SiGe或者硅锗SiGeC多晶硅表面光滑，有利于硅化物形成并降低接触电阻。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种改善硅锗淀积表面粗糙度的方法，包括以下步骤：第一步，形成硅锗NPN工艺集电区和隔离区；第二步，淀积介质膜氧化硅并采用氮气退火处理；第三步，基区窗口氧化硅的干法刻蚀以及湿法刻蚀形成基区窗口；第四步，生长硅锗层以及基区图形刻蚀；第五步，形成发射极。

本发明的有益效果在于：本发明的核心内容是公布采用一种新手段获得介质膜来替换纯氧化硅介质，在该介质膜上生长硅锗SiGe或者硅锗SiGeC多晶硅，表面光滑，有利于硅化物形成并具有相对少的缺陷，降低接触电阻。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是硅锗SiGe异质结晶体管示意图；

图2是本发明所述方法的流程图；

图3是传统氧化硅介质膜上生长硅锗碳的SEM照片；

图4是经过氮气退货处理的富硅氧化膜上生长硅锗碳的SEM照片。

具体实施方式

本发明所述的改善硅锗淀积表面粗糙度的方法包括以下步骤：

第一步，制备硅锗SiGe NPN工艺集电区和隔离区。这步工艺采用常规的NPN器件形成方案，包括低阻集电区形成，本征集电区的形成和常规的器件隔离工艺。

第二步，淀积介质膜富硅的氧化硅并经过氮气退火处理。这步工艺采用等离子增强化学气相淀积PECVD工艺制备氧化硅并采用快速退火工艺进行退火处理。

第三步，基区窗口氧化硅的干法刻蚀和湿法刻蚀。这步工艺通过干法刻蚀定义基区窗口，部分刻蚀并停在氧化膜上，然后利用带光刻胶的湿法刻蚀去除基区窗口内剩余氧化膜。

第四步，生长硅锗SiGe以及基区图形生成。这步采用外延工艺形成硅锗外延层，干法和湿法刻蚀结合方法形成基区图形。

第五步，形成发射极。