[发明专利]纵向PNP型三极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极型晶体管(BJT)，也称三极管。

背景技术

HBT(heterojunction bipolar transistor，异质结双极晶体管)器件广泛应用于特征频率(cutoff frequency，即截止频率)在40GHz以上的射频领域。尤其是发射区由硅构成、基区由锗硅构成、集电区由硅构成的锗硅HBT(SiGe HBT)器件。

请参阅图1，这是一个锗硅HBT器件的示意图。硅衬底10中具有隔离结构11、埋层31和锗硅HBT的集电区32。该集电区32在两个隔离结构11之间，且隔离结构11和集电区32的底部均在埋层11中(表面或内部)。隔离结构11之上具有介质33。硅衬底10之上具有锗硅外延层34作为锗硅HBT的基区。该基区34的两端在介质33之上。在正对集电区32的基区34之上具有介质17、多晶硅18和侧墙19。该多晶硅18作为锗硅HBT的发射区，呈现上宽下窄的T形剖面，其两端在介质17之上。侧墙19在介质17和发射区18的两侧。

上述锗硅HBT器件的制造方法可能有多种，下面仅举出一种示例，包括如下步骤：

第1步，在硅衬底10中刻蚀出沟槽11a。

第2步，在沟槽11a的底部通过离子注入和退火工艺形成埋层31。

第3步，以介质材料填充沟槽11a形成隔离结构11。

第4步，对两个隔离结构11之间的硅衬底10注入n型杂质形成集电区32。

第5步，在硅片表面淀积介质33，并通过光刻和刻蚀工艺形成基区窗口。所述基区窗口包括集电区32上方的全部区域、以及隔离结构11上方靠近集电区32的部分区域。

第6步，在硅片表面通过外延工艺生长锗硅外延层34，外延工艺中掺杂p型杂质。该锗硅外延层34与硅材料相接触的部位形成了单晶锗硅，与非硅材料相接触的部位形成了多晶锗硅。

第7步，在硅片表面淀积介质17。并通过光刻和刻蚀工艺形成发射区窗口。所述发射区窗口包括集电区32正上方的锗硅外延层34的部分区域。

第8步，在硅片表面淀积一层多晶硅18。

第9步，通过光刻和刻蚀工艺形成T形剖面的多晶硅发射区18及其两端下方的介质17。

第10步，对发射区18注入n型杂质。如果第8步淀积多晶硅18时原位掺杂n型杂质，这一步也可省略。

第11步，在介质17和T形发射区18的两侧形成侧墙19。

第12步，在硅片表面淀积层间介质，并刻蚀出穿越层间介质和隔离结构11(或穿越层间介质和隔离结构11外侧的硅衬底10)的通孔以连接埋层31，在该通孔中填充金属形成接触孔电极作为集电区引出端。同样地也有通孔穿越层间介质连接锗硅基区外延层34，填充金属后作为基区引出端。同样地也有通孔穿越层间介质连接发射区36，填充金属后作为发射区引出端。

从上述锗硅HBT器件及其典型的制造方法可以发现，该制造工艺完全有能力同时制造锗硅HBT和其他半导体集成电路器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以集成在现有的锗硅HBT器件的制造方法中的纵向PNP型三极管。为此，本发明还要提供所述纵向PNP型三极管的单独制造方法、以及其与锗硅HBT器件一起制造的方法。

为解决上述技术问题，本发明纵向PNP型三极管包括有位于p型硅衬底中的隔离结构，两个隔离结构之间为n型基区；在硅衬底中还具有n型深阱及其上方的p型深阱，两者相接触；在隔离结构的底部具有相互独立的p型赝埋层和n型赝埋层；所述n型基区与n型赝埋层横向连接；第一接触孔电极穿越隔离结构连接p型赝埋层；第二接触孔电极穿越隔离结构连接n型赝埋层。

进一步地，p型深阱之上的硅衬底作为所述纵向PNP型三极管的集电区，其由p型赝埋层和第一接触孔电极引出；n型基区由n型赝埋层和第二接触孔电极引出。

本发明纵向PNP型三极管的单独制造方法包括如下步骤：

第1步，在p型硅衬底上刻蚀沟槽；

第2步，在沟槽底部以离子注入和退火形成相互独立的p型赝埋层和n型赝埋层；

第3步，以介质填充沟槽形成隔离结构；

第4步，以离子注入工艺在硅衬底内部形成n型深阱及其上方的p型深阱，两者相接触；

第5步，对两个隔离结构之间的硅衬底注入n型杂质作为n型基区，该n型基区与n型赝埋层相连；

第6步，在硅片表面形成第一介质并刻蚀出发射区窗口；

第7步，在硅片表面淀积多晶硅；