[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，其中低温锗硅选择性外延，可以在很大的范围内形成所需的锗浓度，掺杂硼百分比和碳浓度，而选择性外延，由于不同的掺杂比会影响外延生长的选择性，这样在器件研发时多次实验才能得到所需的杂质分布，对研发进度造成压力。同时，本发明的方法在外基区采用非选择性外延，淀积层可以是单晶或多晶，工艺复杂度较低，器件性能优越。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是一种采用非选择性外延的自对准锗硅HBT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fT和最高振荡频率由以下公式表征：

现有技术都用选择性外延来形成自对准的锗硅HBT器件，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)/poly(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，如图1所示。

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，如图2所示。

湿法刻蚀和清洗后，淀积重掺砷多晶硅，然后刻蚀发射极和基极多晶硅形成发射极和基极，如图3所示。

这一工艺方法需要做选择性锗硅外延，集成方案较简单，但在器件横向尺寸逐步降低的情况下，要得到无缺陷的锗硅外延层有挑战。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是，提供一种采用非选择性外延的自对准锗硅HBT器件的工艺方法，能够在器件横向尺寸逐步降低的情况下，得到无缺陷的锗硅外延层。

为了解决上述技术问题，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，包括以下步骤：

步骤一，光刻和刻蚀形成锗硅外延窗口，用低温非选择性外延形成锗硅层，然后淀积氧化硅-多晶硅-氧化硅叠层；

步骤二，用牺牲发射极窗口光刻和干法刻蚀，停在锗硅外延层上，窗口只打开外基区；

步骤三，淀积多晶硅并覆盖整个芯片表面和侧面，再淀积平坦化的有机介质，之后回刻有机介质和多晶硅；

步骤四，淀积氧化硅，并淀积平坦化的有机介质，之后回刻有机介质和氧化硅；

步骤五，刻蚀多晶硅，将外基区以外的多晶硅去除；

步骤六，淀积氧化硅并回刻形成内侧墙；

步骤七，湿法刻蚀和清洗后，淀积重掺砷多晶硅然后刻蚀多晶硅形成发射极；

步骤八，光刻和干法刻蚀基极多晶硅，然后淀积氧化硅并回刻形成发射极多晶硅侧墙。

较佳地，步骤一中，氧化硅-多晶硅-氧化硅叠层中氧化硅、多晶硅、氧化硅的厚度分别为：200埃、2000埃和500～800埃。