[发明专利]锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种在锗硅异质结双极型三极管功率器件制造工艺中，为补偿在无图形的光片上生长锗硅时边缘变薄造成的集电极电流变大引起的直流电流方法倍数增大的方法。

背景技术

对1G赫兹范围的射频应用，锗硅异质结双极型三极管器件一般采用背面引出集电极的方式，即在N型重掺杂基板上进行低N掺杂的外延成长来形成集电区。它的优点是工艺简单，可比传统工艺少一半的光罩层，不足之处是在光片上生长锗硅时，从晶片边缘大致12毫米开始，锗硅外延层的厚度会急剧下降，硅片上锗硅外延层的各层厚度边缘会比中心低，厚度之差最大可达20％，这是由于外延设备加热方法设计和光片热传导的综合作用导致的。由于集电极电流与锗硅外延层的掺杂浓度和厚度之乘积成反比，这样一来在整个单晶硅片面内，如果采用同样的发射极多晶硅的掺杂浓度，则器件的关键一个参数——直流电流放大倍数的分布会很宽，甚至在离边8毫米内会超上限而造成良率下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，可有效地补偿集电极电流的上升，使直流电路放大倍数分布更紧，提高产品的成品率。

为解决上述技术问题，本发明的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，所述锗硅层形成于外延层上，外延层形成于硅衬底上，所述锗硅层上淀积介质膜，刻蚀介质膜形成发射极窗口，淀积发射极多晶硅，所述补偿方法步骤如下：

第1步，进行第一次离子注入；

第2步，镀一层负光胶；

第3步，进行8～12毫米的晶片边缘曝光，显影去除晶片中间的光阻；

第4步，进行第二次离子注入。

进一步地，在所述第二次离子注入后，进行干刻发射极多晶硅，形成侧墙；然后退火推进注入杂质；最后形成金属硅化物、接触孔和金属连线完成发射极、基极和集电极的连接。

其中优选的，所述硅衬底为N型重掺杂，在重掺杂的N型硅衬底上生长低掺杂的N型外延层，所述N型外延层的厚度为1.0～5.0微米，掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁷cm^-3。

进一步地，所述锗硅层生长于N型外延层上，其分为硅缓冲层、锗硅层、硅帽层三层，其中锗硅层有高掺杂的硼，硅帽层有低掺杂的硼；所述硅缓冲层的厚度为50～300埃；所述锗硅层的厚度为200～600埃，其中20～300埃掺硼，掺杂浓度在2×10¹⁹～6×10¹⁹cm^-3；所述硅帽层的厚度为100～500埃，硼掺杂浓度在10¹⁵～10¹⁷cm^-3，硅片各层边缘厚度比中心厚度低15％～20％。

进一步地，所述介质膜为氧化硅层，其厚度为500～1500埃，通过干刻和湿法刻蚀在氧化硅层形成窗口。

进一步地，所述发射极多晶硅的厚度为1500～3500埃。所述发射极多晶硅为N型掺杂。

进一步地，所述第一次离子注入为N型离子，注入剂量为10¹⁵～10¹⁶cm^-2，能量为50～100keV。所述第二次离子注入为N型离子，注入剂量为10¹⁵～10¹⁶cm^-2，能量为50～100keV。

进一步地，所述退火工艺的温度为900～1100℃，时间为10～100秒。

1、本发明的补偿方法中，由于采用晶片边缘曝光显影去除晶片中间的光阻，边缘盖有光阻，所以第二次离子注入不会进入边缘，这样边缘发射极多晶硅的掺杂浓度较低，在形成器件的最终热退火后发射极的浓度和扩散深度都会较低，由于基极扩散电流反比于发射极的浓度和扩散深度，基极扩散电流增大，可有效地补偿集电极电流的上升；

2、本发明的整个单晶硅片面内，直流电流放大倍数的分布更紧；

3、本发明的方法工艺相对简单，产品的成品率显著提高。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明进行第一次离子注入的器件剖面图；

图2是本发明晶片边缘曝光和显影后并进行第二次离子注入的器件剖面图；

图3是本发明最终形成的器件剖面图；

图4是本发明实施例的具体工艺流程图。

具体实施方式