[发明专利]嵌入式外延外基区双极晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式外延外基区双极晶体管及其制备方法。

背景技术

毫米波和THZ应用将是未来无线技术发展的趋势，如毫米波通信、THZ通信、THZ成像等。目前这些应用主要依靠三五族器件完成，其存在低集成度、高成本等缺点，而随着技术的不断进步，锗硅器件及技术将成为三五族器件的竞争对手。锗硅技术目前广泛应用于通信、雷达及高速电路等各个方面。IBM商用锗硅工艺Ft已达到350GHz，欧洲IHP开发的锗硅器件Fmax在常温下已达到500GHz。针对未来的毫米波和THZ应用，锗硅器件的性能仍需要不断提升，这就需要新型的锗硅器件结构。

传统双极晶体管的外基区通常采用注入的方式进行加工，所得结构的性能有缺陷，例如TED(Transient enhanced diffusion，瞬时增强扩散)效应等问题会降低器件的微波性能。一些新型的锗硅双极器件采用抬升基区的方法进行制备，但是所得结构中侧墙下的外基区电阻会较大，从而降低了器件微波性能。

发明内容

为了克服上述的缺陷，本发明提供一种避免TED效应的嵌入式外延外基区双极晶体管。

为达到上述目的，一方面，本发明提供一种嵌入式外延外基区双极晶体管，至少包括重掺杂的埋层集电区、埋层集电区上的集电区、集电区内的选择性注入集电区、集电区上的基区和外基区、基区上的发射极、以及发射极两侧的侧墙，所述外基区采用原位掺杂选择性外延工艺生长而成，而且嵌入在所述集电区内。

特别是，所述外基区的一部分位于所述侧墙的下方。

特别是，所述外基区在所述基区上产生应力。

另一方面，本发明提供一种嵌入式外延外基区双极晶体管的制备方法，所述方法的至少包括下述步骤：

4.1在第一掺杂类型的衬底上注入第一掺杂类型的杂质，经过推进形成重掺杂的埋层集电区；

4.2在所得结构上制备第一掺杂类型的集电区；

4.3在所得结构上制备第二掺杂类型的基区；

4.4在基区上淀积第一介质层；

4.5在第一介质层开设窗口；

4.6注入第一掺杂类型的杂质，形成选择性注入集电区；

4.7在所得结构上依次制备第一掺杂类型多晶层和第二介质层；

4.8光刻、刻蚀所述第二介质层和多晶层形成发射极，去掉第一介质层裸露的部分；

4.9淀积第三介质层，通过各向异性刻蚀在所得发射极结构的侧面形成侧墙结构；

4.10以上述所得的发射极和侧墙结构作为掩蔽，刻蚀所得结构中未被覆盖的基区，刻蚀厚度大于基区的厚度；

4.11在刻蚀所得的结构上采用原位掺杂选择性外延工艺制备第二掺杂类型的外基区；

4.12在外基区制备一层金属硅化物结构；

4.13在所得结构上制备接触孔，引出发射极电极和基区电极。

特别是，步骤4.3中制备基区的材质是硅、锗硅或者掺碳锗硅。

特别是，步骤4.4中第一介质层为复合介质层，包括淀积在基区表面的氧化硅层和淀积在氧化硅层表面的氮化硅层。

特别是，步骤4.7中的多晶层是多晶硅层或是多晶锗硅层；第二介质层是氧化硅或者是氮化硅。

特别是，步骤4.10中刻蚀基区时向侧墙下方进行钻蚀。

特别是，步骤4.11中的外基区使用选择外延生长方法制备，外基区的材质是硅，或者是锗硅，或者是掺碳锗硅；杂质的掺杂浓度在1E19～1E21cm^-3。

本发明嵌入式外延外基区双极晶体管的设置有嵌入式外延基区，避免了TED效应，同时也降低了器件的外基区电阻，使器件的性能得到提升。

本发明嵌入式外延外基区双极晶体管的制备方法实现了上述嵌入式外延外基区双极晶体管结构，步骤简练，成本低，操作简易，所得结构性能良好。

附图说明

图1～图11为本发明嵌入式外延外基区双极晶体管的制备方法示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和优选实施例对本发明做详细描述。

本发明嵌入式外延外基区双极晶体管至少包括重掺杂的埋层集电区、埋层集电区上的集电区、集电区内的选择性注入集电区、集电区上的基区和外基区、基区上的发射极、以及发射极两侧的侧墙，外基区采用原位掺杂选择性外延工艺生长而成，而且嵌入在所述集电区内。

优选结构是外基区的一部分位于侧墙的下方，即在制备该结构时产生一定的钻蚀。外基区在基区产生应力，使本发明嵌入式外延外基区双极晶体管的性能更加良好。