[发明专利]锗硅HBT结构、其赝埋层结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于一种半导体器件结构，具体涉及一种SiGe HBT(SiGe异质结双极型晶体管)，尤其涉及一种SiGe HBT的赝埋层结构；此外，本发明还涉及该SiGe HBT结构及其制造方法。

背景技术

在申请人申请的发明名称为“锗硅异质结双极晶体管的制造方法”的专利申请(申请号：201010277649.X)中，SiGe BiCMOS工艺采用了独创的深孔接触工艺和赝埋层(Pseudo Buried Layer)，使得器件具有面积小、成本低等特点。工艺上的特点就是深孔直接与浅沟槽底部的硅(赝埋层)接触，无法引入金属硅化物工艺；同时为了满足HBT器件的性能需求，赝埋层要具有一定量的横向和纵向扩散，因此赝埋层的注入杂质必须使用具有快速横向扩散特性的硼。由于赝埋层的注入发生在工艺流程的开始阶段，基本上承受了所有的热过程，这样虽然达到了赝埋层横向扩散的要求，但也造成了赝埋层表面的杂质浓度过低，从而使得赝埋层与深接触孔的接触电阻过大，某些情况下甚至无法形成有效的欧姆接触；浓度的降低也会造成赝埋层本身的方块电阻增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种SiGe HBT的制造方法，本发明在P型赝埋层(Pseudo Buried Layer)的注入工艺中采用硼注入加铟注入的两步注入的方法，利用杂质铟在硅单晶中扩散慢的特点，使得赝埋层在整个工艺流程结束时，表面的杂质浓度基本不变，从而实现深接触孔与赝埋层良好的欧姆接触，也降低了赝埋层本身的方块电阻。为此，本发明还提供采用上述方法形成的赝埋层结构及SiGe HBT结构。

为解决上述技术问题，本发明提供一种SiGe HBT的制造方法，包括如下步骤：

1)在P型衬底硅片上进行浅沟槽刻蚀；

2)进行赝埋层的第一道注入，注入杂质为硼；

3)进行赝埋层的第二道注入，注入杂质为铟；

4)在浅沟槽内填入氧化硅形成场氧区；用光刻定义集电区，在有源区中进行离子注入形成集电区，再进行热推阱工艺，形成热扩散之后的赝埋层硼分布以及赝埋层铟分布；

5)进行后续工艺，包括形成基区、发射区、在赝埋层顶部的场氧区中形成深接触孔引出集电极和金属连线，完整的SiGe HBT器件最终形成。

步骤1)具体为：在P型衬底硅片上依次淀积底层氧化物、中间硅化物和顶层氧化物，形成由底层氧化物、中间硅化物和顶层氧化物组成的ONO薄膜；然后采用光刻定义浅沟槽位置，干法刻蚀部分底层氧化物、中间硅化物和顶层氧化物；再以顶层氧化物作为硬掩模层进行浅沟槽刻蚀；再淀积一层氧化膜形成浅沟槽的氧化物侧墙。

在步骤2)中，注入杂质为具有快速热扩散特性的硼，硼的注入剂量为1e14cm^-2～1e16cm^-2，注入能量范围是3keV～30keV。

在步骤2)中，为了防止硼杂质注入到有源区，使用了厚度为300～1000埃的中间氮化硅作为阻挡层；同时为了防止硼杂质注入到有源区的侧壁，使用了一层厚度为200～1200埃的氧化层侧壁作为阻挡层。

在步骤3)中，注入杂质为具有慢速热扩散特性的铟，铟的注入剂量为1e14～1e16cm^-2，注入能量为5keV～50keV。

在步骤4)中，所述热扩散之后的赝埋层硼分布以及赝埋层铟分布，硼扩散较多，分布有了很大的变化；而铟的分布变化很小。

在步骤5)中，所述深接触孔是通过在赝埋层顶部的场氧区中开一深孔并在所述深孔中淀积钛或氮化钛阻挡金属层后、再填入钨形成的。

此外，本发明还提供一种采用上述方法形成的赝埋层结构，在浅沟槽的场氧区下面有二层赝埋层，分别是铟掺杂的赝埋层和硼掺杂的赝埋层，该铟掺杂的赝埋层位于硼掺杂的赝埋层内部。

此外，本发明还提供一种采用上述方法形成的SiGe HBT结构，包括：集电区、赝埋层、场氧区、基区和发射区；

所述赝埋层位于场氧区下面，分别是铟掺杂的赝埋层和硼掺杂的赝埋层，该铟掺杂的赝埋层位于硼掺杂的赝埋层内部；在所述赝埋层顶部的场氧区中形成深接触孔；

所述集电区通过所述赝埋层和深接触孔连接到金属引线引出集电极；

所述基区通过场氧区上的锗硅多晶硅以及传统的接触孔引出到金属引线；

所述发射区通过传统的接触孔引出到金属引线。