[发明专利]采用非选择性外延的自对准锗硅HBT器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种采用非选择性外延的自对准锗硅HBT器件的制造方法，淀积第一层SiO2层，打开锗硅单晶外延窗口，非选择性生长锗硅外延层；在所述锗硅外延层上端，依次淀积第二层SiO2层、多晶硅层；光刻和干法刻蚀所述SiO2/多晶硅叠层；进行第一次外基区离子注入；淀积第三层SiO2层，回刻形成侧墙，进行第二次外基区离子注入；淀积第四层SiO2层；在所述第四层SiO2层的上端，淀积平坦化的有机介质层；用回刻方法将多晶硅顶端的有机介质层和二氧化硅层去除；干法刻蚀多晶硅，干刻将发射极窗口打开；回刻形成内侧墙；形成发射极和基极。本发明能够很简单地和现有的CMOS工艺集成，容易形成适合大规模量产的工艺流程。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种采用非选择性外延的自对准锗硅HBT(锗硅异质结双极型三极管)器件的制造方法。

背景技术

采用P型多晶硅抬高外基区，发射极和外基区之间采用内侧墙的自对准器件结构，可以同时降低基极电阻和基极-集电极电容，这样的锗硅异质结双极型三极管(HBT)器件可以得到大于300GHz的最高振荡频率fmax，其性能可以和III-V器件相当，被广泛用于光通信和毫米波应用。

SiGe HBT器件采用较小能带宽度的掺有杂质硼的锗硅碳合金为基极，由于发射极和基极有能带差，可以在保证同样的直流电流放大倍数HFE时采用较高的基区掺杂，从而得到较高的fmax。

基极电阻包括外基区电阻和本征基区电阻(发射极下的电阻)，是提升fmax的重要的参数，要降低基极电阻，要尽可能提高基区的掺杂浓度，及降低发射极窗口和侧墙的宽度。

锗硅HBT的截止频率f_T和最高振荡频率由以下公式表征：

现有技术中有两种方案来形成自对准的锗硅HBT器件，一是选择性锗硅外延方案，结合图1-3所示，工艺流程如下：

在形成集电极后，淀积SiO2(二氧化硅)/重掺硼多晶硅/SiO2/SiN(氮化硅)/SiO2叠层，然后打开发射极窗口，干法刻蚀停在底层SiO2上。

湿法刻蚀和清洗后，选择性外延(只在有源区和多晶硅区)生长锗硅，然后淀积介质和反刻形成内侧墙。

湿法刻蚀和清洗后，淀积重掺杂砷多晶硅，然后刻蚀发射极和基极多晶硅形成发射极和基极。

另一种方案采用非选择性锗硅外延，结合图4-6所示，工艺流程如下：

在形成集电极后，采用非选择性外延方法生长锗硅层，然后淀积SiO2/SiN/SiO2叠层。

打开发射极窗口，干法刻蚀SiO2/SiN停在底层氧化硅上。

淀积SiO2，回刻形成内侧墙。

湿法刻蚀和清洗后，淀积重掺砷多晶硅和SiO2叠层，光刻和刻蚀形成发射极多晶硅。

淀积SiO2，回刻形成外侧墙，并去除EP(发射极多晶硅)外SiN上的氧化硅。

用热磷酸去除SiN，选择性生长高硼掺杂Si(硅)外延形成外基区。

光刻和刻蚀形成基极。

第一种工艺实现方法比较简单，但需要做选择性锗硅外延，在器件横向尺寸逐步降低的情况下，要得到无缺陷的外延层有挑战；而第二种方案采用锗硅非选择性外延工艺，但最后要在EP侧墙以外的区域，选择性的生长高掺杂的多晶硅，掺杂浓度达到满足器件要求的10²⁰cm^-3是非常困难的，很难在硅片制造厂得到稳定量产的工艺。

发明内容