[发明专利]自对准双极晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种自对准双极晶体管。本发明还涉及自对准双极晶体管的制作方法。

背景技术

在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，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(SiGe)异质结双极晶体管(HBT)则是超高频器件的很好选择，首先其利用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。

现有的SiGe HBT采用高掺杂的集电区埋层，以降低集电区电阻，采用高浓度高能量N型注入，连接集电区埋层，形成集电极引出端(collector pick-up)。集电区埋层上外延中低掺杂的集电区，在位P型掺杂的SiGe外延形成基区，然后重N型掺杂多晶硅构成发射极，最终完成HBT的制作。在发射区窗口打开时可选择中心集电区局部离子注入，调节HBT的击穿电压和特征频率。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；2、collector pick-up的形成靠高剂量、大能量的离子注入，才能将集电区埋层引出，因此所占器件面积很大；3、深槽隔离工艺复杂，而且成本较高；4、HBT工艺的光刻层数较多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自对准双极晶体管，能实现发射区和外基区之间的良好对准，能减少发射区和外基区的耦合区域、从而能降低发射区和基区间的寄生电容，最后能提高器件的频率特性和性能。为此，本发明还提供一种自对准双极晶体管的制造方法，能实现外基区的自对准注入，从而能够节省形成外基区的光刻层；发射区采用全面刻蚀工艺形成，也能节省一层光刻掩模板，降低工艺成本和复杂度。

为解决上述技术问题，本发明提供的自对准双极晶体管形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，自对准双极晶体管包括：

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，所述赝埋层还延伸到所述有源区中并和所述集电区的底部相接触，在所述赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成有深孔接触，该深孔接触引出集电极。

一P型掺杂的基区，所述基区由形成于所述有源区上方的基区外延层组成，所述基区和所述集电区形成接触，所述基区还延伸到所述有源区外侧的所述浅槽场氧上。

一发射区窗口介质层，所述发射区窗口介质层包括内侧面和外侧面并组成一围绕式结构，所述发射区窗口介质层的内侧面围成的区域为发射区窗口，所述发射区窗口介质层的外侧面以外的区域为外基区自对准注入区。

所述发射区窗口位于所述有源区的正上方、且所述发射区窗口的尺寸小于或等于所述有源区尺寸；在所述发射区窗口的侧壁上形成有氮化膜内侧墙，所述发射区窗口将所述基区露出。

所述发射区窗口介质层的外侧面和所述有源区相交使所述外基区自对准注入区和所述有源区的位置能交叠。

一发射区，由N型多晶硅组成，所述发射区的多晶硅完全填充所述发射区窗口并和所述发射区窗口底部的所述基区接触；在所述发射区上形成有金属接触，该金属接触引出发射极。

根据形成于所述硅衬底上的位置不同所述基区分为本征基区和外基区，位于所述发射区窗口介质层的外侧面以内区域的所述基区为所述本征基区、所述本征基区外部的所述基区为所述外基区；所述外基区的P型掺杂杂质还包括自对准注入杂质，所述自对准注入杂质的自对准的阻挡区域为所述发射区窗口介质层的外侧面以内区域；在所述外基区上形成有金属接触，该金属接触引出基极。

进一步的改进是，所述基区的基区外延层的成分为Si，SiGe，SiGeC。

进一步的改进是，所述发射区窗口介质层为氧化膜、或为氧化膜和氮化膜形成的复合膜，所述发射区窗口介质层的厚度为0.1微米～0.3微米。

进一步的改进是，所述发射区的宽度为0.2微米～0.4微米；所述发射区窗口介质层的内侧面和外侧面之间的宽度为0.1微米～0.2微米。