[发明专利]锗硅异质结NPN晶体管及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种锗硅异质结NPN晶体管；本发明还涉及一种锗硅异质结NPN晶体管的制造方法。

背景技术

在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，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。锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)则是超高频器件的很好选择，首先其利用SiGe与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SiGe基区的高掺杂，降低基区电阻，提高特征频率；另外SiGe工艺基本与硅工艺相兼容，因此SiGe HBT已经成为超高频器件的主力军。

现有SiGe HBT采用高掺杂的集电区埋层，以降低集电区电阻，另外采用深槽隔离降低集电区和衬底之间的寄生电容，改善HBT的频率特性。该器件工艺成熟可靠，但主要缺点有：1、集电区外延成本高；3、深槽隔离工艺复杂，而且成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅异质结NPN晶体管，能够减小器件尺寸、减小集电极的寄生电阻、提高器件的特征频率，能简化工艺流程、减少光刻版的使用、降低工艺成本，能实现工艺尺寸的精确控制。为此，本发明还要提供一种锗硅异质结NPN晶体管的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的锗硅异质结NPN晶体管形成于P型硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，所述锗硅异质结NPN晶体管包括：

一集电区，由形成于所述有源区中的一N型离子注入区组成，所述集电区深度大于所述浅槽场氧底部的深度。

一赝埋层，由形成于所述有源区两侧的浅槽场氧底部的N型离子注入区组成，所述赝埋层在所述有源区的底部边缘和所述集电区形成连接，通过在所述赝埋层顶部的浅槽场氧形成的深孔接触引出集电极。

一P型锗硅外延层，形成于所述硅衬底的所述有源区和所述浅槽场氧上；在所述P型锗硅外延层上形成有外侧墙，所述外侧墙的内壁围成一发射极窗口；所述发射极窗口正下方的所述P型锗硅外延层形成本征基区；所述外侧墙的外壁外部的所述P型锗硅外延层形成外基区，所述外基区的P型杂质还包括外基区的P型离子注入杂质，所述外基区的离子浓度大于所述本征基区的离子浓度；所述外侧墙正下方的所述P型锗硅外延层为所述外基区和所述本征基区的连接区，所述连接区的离子浓度在所述本征基区和所述外基区的离子浓度之间。所述连接区能防止高掺杂的外基区的离子对所述本征基区的影响。通过在所述外基区的上部形成的金属接触引出基极。

一发射区，由完全填充于所述发射极窗口内并在顶部延伸到所述发射极窗口外部的N型多晶硅组成；通过在所述发射区的上部形成的金属接触引出发射极。

进一步的改进是，所述集电区的N型离子注入工艺条件为：注入杂质为磷，分三步注入形成，第一步注入剂量为1e12cm^-2～1e14cm^-2，注入能量为10keV～60keV；第二步注入剂量为5e12cm^-2～5e14cm^-2，注入能量为60keV～150keV；第三步注入剂量为5e11cm^-2～1e14cm^-2，注入能量为150keV～400keV；上述各步中注入能量和注入剂量的具体值由所述锗硅异质结NPN晶体管的特性进行调整。

进一步的改进是，所述赝埋层是在浅沟槽形成后、浅槽场氧填入前通过N型离子注入并进行退火推进形成，所述赝埋层的N型离子注入工艺条件为：注入剂量1e14cm^-2～1e16cm^-2，注入能量2KeV～30KeV。

进一步的改进是，所述外侧墙的形成方法为：在所述P型锗硅外延层形成之后，淀积第一层二氧化硅和第二层多晶硅；将需要形成发射区的区域外部的所述第二层多晶硅完全刻蚀掉；在所述硅衬底上淀积第三层氮化硅，对所述第三层氮化硅进行各向异性刻蚀在所述第二层多晶硅的外侧壁形成外侧墙；将所述外侧墙外部的所述第一层二氧化硅完全刻蚀掉；所述第一层二氧化硅的厚度为100埃～500埃，所述第二层多晶硅的厚度为500埃～2000埃，所述第三层氮化硅600埃～3000埃。