[发明专利]自对准锗硅异质结双极型三极管器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别属于一种自对准锗硅异质结双极型三极管器件及其制造方法。

背景技术

射频电路在应用中需要特征频率和击穿电压的乘积较高的器件，小栅宽的CMOS器件可以达到200GHz以上的特征频率，但是其击穿电压和相应的工作电压较低，因此用CMOS器件设计射频电路具有较大的挑战性。相比之下，锗硅异质结双极型三极管(HBT)器件在相同的特征频率下则有大致2倍的工作电压，故用它设计射频电路具有优势，然而如何在不明显增加工艺成本的基础上，进一步提高锗硅HBT特征频率和击穿电压的乘积是研发的一个重要的努力方向。

目前，常规的锗硅异质结双极型三极管工艺中，在P型基板1’、N型埋层2’、低掺杂N型外延3’及集电极引出端5’完成后，形成浅槽4’作为隔离，随后淀积一层氧化硅和一层无定型硅，光刻和干法刻蚀无定型硅打开基区有源区；湿法去除露出的氧化硅并清洗硅表面，进行锗硅外延层7’的生长；淀积介质叠层，光刻和刻蚀打开基区；淀积介质并回刻形成侧墙9’；淀积外基区多晶硅11’，回刻该多晶硅使其表面在介质叠层下，进行大剂量小能量P型离子注入以形成重掺杂的外基区多晶硅；淀积氧化硅介质层12’，通过化学机械研磨进行表面平坦化，在外基区有氧化硅；干法刻蚀其它区域的多晶硅形成基区，随后用湿法去除底层氧化硅而部分存留基区多晶硅；淀积氧化硅-氮化硅-氧化硅叠层，回刻形成ONO侧墙13’，湿法去除ONO侧墙13’外部及底部的氧化硅层，淀积发射极多晶硅15’，发射极多晶硅是N型重掺杂的，光刻和刻蚀形成发射极，再淀积氧化硅并回刻形成发射极侧墙16’，快速热退火激活和扩散掺杂质，最终器件就形成了，如图1所示是器件结构的截面图。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自对准锗硅异质结双极型三极管器件，可以提高器件的射频特性，增加器件在射频电路中的应用。此外，还提供该自对准锗硅异质结双极型三极管器件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的自对准锗硅异质结双极型三极管器件，形成于N型外延上，所述N型外延形成于N型埋层上，所述N型埋层位于P型硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，所述浅槽场氧位于N型外延中且浅槽场氧的表面低于有源区的硅表面，包括：

集电区，包括形成于有源区中的第一离子注入区、第二离子注入区和第三离子注入区；所述第一离子注入区位于N型外延中，其底部与N型埋层相接触，形成集电极的低电阻下沉通道；所述第二离子注入区和第三离子注入区位于浅槽场氧之间的N型外延中，第二离子注入区的底部与N型埋层相接触，第三离子注入区位于第二离子注入区的上方且底部与第二离子注入区相接触；

基区，包括本征基区和外基区多晶硅，所述本征基区的尺寸小于有源区的尺寸且位于有源区的中间区域的上方；所述本征基区由形成于有源区上的锗硅外延层组成，该锗硅外延层位于有源区的硅表面上并与第二离子注入区不接触；所述外基区多晶硅位于本征基区的两侧且被一个氧化硅保护层包围，其位于浅槽场氧上方并与浅槽场氧接触，该外基区多晶硅的表面不低于有源区的硅表面且低于锗硅外延层的表面；所述氧化硅保护层的底部与浅槽场氧接触，且表面高于锗硅外延层的表面；

发射区，由形成于基区上部的N型发射极多晶硅组成，所述发射区与本征基区相接触且发射区位于基区的中间区域的上方。

进一步的，在所述发射区的侧面形成有发射极侧墙，在发射区和基区之间形成有侧墙，该侧墙与锗硅外延层、氧化硅保护层、发射极多晶硅接触。

优选的，所述浅槽场氧的表面比N型外延的表面低300～600埃。

优选的，所述外基区多晶硅的表面与有源区的硅表面之间的高度差为0～300埃。

优选的，所述氧化硅保护层的表面与有源区的硅表面之间的高度差为1200～1600埃，锗硅外延层的厚度为500～800埃。

本发明提供的自对准锗硅异质结双极型三极管器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，在P型硅衬底上形成N型埋层，然后在N型埋层上生长N型外延；进行N型离子注入，在N型外延中形成底部与N型埋层相接触的第一离子注入区，该第一离子注入区形成集电极的低电阻下沉通道；

步骤2，生长牺牲氧化硅并淀积氮化硅，通过刻蚀打开浅沟槽区后，生长衬垫氧化硅和淀积氧化硅，进行化学机械研磨，湿法刻蚀形成浅槽场氧，浅槽场氧的氧化硅表面低于有源区的硅表面；