[发明专利]自对准抬升外基区锗硅异质结双极晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自对准抬升外基区锗硅异质结双极晶体管及其制备方法。

背景技术

平面硅双极晶体管是构建模拟集成电路的传统器件，但由于硅材料在速度上的先天劣势，历史上高频高速应用领域一直由砷化镓等III-V族化合物半导体器件主宰。窄禁带锗硅合金作为基区材料引入硅双极晶体管得到的锗硅异质结双极晶体管，在高频性能上有了很大的提高，同时还保持了硅基技术成本较低的优势，因此已经广泛应用于射频、微波和高速半导体器件基区集成电路领域，并部分替代了砷化镓等化合物半导体技术。

双极晶体管的基极电阻R_B和集电极-基极电容C_BC一直是制约器件高频性能进一步提高的主要寄生参数，其对器件高频性能指标的影响可用如下简化的表达式描述。

fmax=fT8πRBCBC]]>

其中，f_T和f_max分别表示器件的截止频率和最高振荡频率。

此外，R_B还是双极晶体管热噪声的主要来源。因此，为了提高器件的高频性能和改善器件的噪声性能，减小R_B一直是双极晶体管器件与工艺优化的重要任务之一。

采用发射区-外基区自对准结构，即保证器件重掺杂外基区与发射区的间距不取决于而且一般来说远小于光刻允许的最小线宽或最小套刻间距，是减小R_B的有效途径之一。

对于通过外延方式生长锗硅基区的异质结双极晶体管，自对准抬升外基区的器件结构满足了较厚的重掺杂外基区与发射区相对位置的自对准要求，因而成为当今高性能自对准锗硅异质结双极晶体管工艺的标准器件结构。实现这种自对准抬升外基区器件结构的工艺方案大致可分为两类。一类的特点是自对准抬升外基区形成于基区外延之后，主要是借助平坦化工艺实现自对准结构。另一类首先淀积重掺杂的多晶抬升外基区，并利用光刻和刻蚀工艺形成发射区窗口，然后再利用选择性外延工艺在已形成的发射区窗口内生长基区外延层并与事先形成的重掺杂外基区多晶悬臂对接。

以上两类技术方案的共同缺点是工艺都比较复杂，前者需要昂贵的专用平坦化设备及工艺，后者由于其对器件性能起决定作用的基区需要采用工艺较难控制的选择性外延的方法来生长，从而可能引起相关的工艺质量控制问题，例如基区与预成形外基区之间通过选择性外延生长的连接基区中有可能出现空洞等缺陷的问题。因此，到目前为止，自对准抬升外基区锗硅异质结双极晶体管的器件结构及其工艺实现方案仍有待改进。

发明内容

为了克服上述的缺陷，本发明提出一种工艺简单且基极电阻R_B更小的自对准抬升外基区锗硅异质结双极晶体管。

为达到上述目的，一方面，本发明提出一种自对准抬升外基区锗硅异质结双极晶体管，所述晶体管主要包括Si集电区、局部介质区、Si集电区和局部介质区上方的基区、基区上方的重掺杂多晶硅发射区和发射区-基区隔离介质区、发射区-基区隔离介质区围成的发射区窗口下的重掺杂单晶发射区、基区表面的基区低电阻金属硅化物层、基区低电阻金属硅化物层上方的重掺杂多晶硅抬升外基区、接触孔介质层、发射极金属电极以及基极金属电极；其中，所述基区由单晶锗硅基区和多晶锗硅基区组成；所述发射区-基区隔离介质区由L形氧化硅层和氮化硅侧墙构成，所述基区低电阻金属硅化物层一直延伸至发射区-基区隔离介质区外侧。

另一方面，本发明提供一种自对准抬升外基区锗硅异质结双极晶体管制备方法，所述方法至少包括下述步骤：

2.1制备第一导电类型的Si外延层，在所得Si外延层中形成局部介质区，Si外延层中未形成局部介质区的部分为Si集电区；

2.2在所得结构上方制备第二导电类型的锗硅基区，在对应Si集电区的位置形成单晶锗硅基区，在对应局部介质区的位置形成多晶锗硅基区；

2.3淀积或溅射金属层；