CN103094318B - 一种SiGe HBT器件结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SiGe HBT器件结构，包括：硅衬底上具有集电区和膺埋层，场氧位于所述膺埋层上方，多晶硅栅位于所述场氧上方，基区位于所述多晶硅栅和集电区上方，发射区隔离氧化物位于所述基区上方，发射区位于所述发射区隔离氧化物和基区上方，所述发射区与发射区隔离氧化物相邻，隔离侧墙位于所述发射区和发射区隔离氧化物两侧，所述集电区与所述场氧、膺埋层相邻，所述膺埋层通过深接触孔引出连接金属线，所述基区和发射区通过接触孔引出连接金属线。本发明还公开了一种SiGeHBT器件结构的制作方法。发明的SiGe HBT器件结构及其制造方法能减小SiGe HBT器件的基区电阻，能降低器件功耗，能提高器件最高振荡频率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特备是涉及一种SiGe HBT器件结构。本发明还涉及一种SiGe HBT器件结构的制造方法。
背景技术
由于现代通信对高频带下高性能、低噪声和低成本的RF组件的需求，传统的Si(硅)材料器件无法满足性能规格、输出功率和线性度新的要求，功率SiGe HBT(硅锗异质结双极晶体管)则在更高、更宽的频段的功放中发挥重要作用。与砷化镓器件相比，虽然在频率上还处劣势，但SiGe HBT凭着更好的热导率和良好的衬底机械性能，较好地解决了功放的散热问题，SiGe HBT还具有更好的线性度、更高集成度；SiGe HBT仍然属于硅基技术，和CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺有良好的兼容性，SiGe BiCMOS工艺为功放与逻辑控制电路的集成提供极大的便利，也降低了工艺成本。
国际上目前已经广泛采用SiGe HBT作为高频大功率功放器件应用于无线通讯产品，如手机中的功率放大器和低噪声放大器等。为了提高射频功率放大器的输出功率，在器件正常工作范围内通过提高工作电流和提高工作电压都是有效的方式。对于用于锗硅HBT，提高器件的耐压可使电路在相同功率下获得较小电流，从而降低功耗因而需求广泛。同时，通过各种工艺设计和器件设计来减小锗硅HBT的基区电阻对降低功耗和提高器件的最高振荡频率至关重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种SiGe HBT器件结构能减小SiGeHBT器件的基区电阻，能降低器件功耗，能提高器件最高振荡频率。为此，本发明还提供了一种SiGe HBT器件结构的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明的SiGe HBT器件结构，包括：
硅衬底上具有集电区和膺埋层，场氧位于所述膺埋层上方，多晶硅栅位于所述场氧上方，基区位于所述多晶硅栅和集电区上方，发射区隔离氧化物位于所述基区上方，发射区位于所述发射区隔离氧化物和基区上方，所述发射区与发射区隔离氧化物相邻，隔离侧墙位于所述发射区和发射区隔离氧化物两侧，所述集电区与所述场氧、膺埋层相邻，所述膺埋层通过深接触孔引出连接金属线，所述基区和发射区通过接触孔引出连接金属线。
本发明SiGe HBT器件结构的制造方法，包括：
(1)在硅衬底上生长氧化层，在氧化层上淀积硅化物；
(2)光刻制作浅沟槽隔离，淀积氧化物；
(3)进行N型重掺杂注入，形成膺埋层；
(4)在浅沟槽隔离内填充氧化物，经刻蚀、研磨、热过程，形成浅沟槽隔离氧化物作为场氧；
(5)生长栅氧化层，沉积栅多晶硅，刻蚀生成多晶硅栅；
(6)进行N性杂质注入，形成集电区；
(7)淀积氧化物介质层，刻蚀去除部分氧化物介质层将HBT器件区域打开；
(8)生长锗硅外延层，淀积氧化物介质层，刻蚀去除部分氧化物介质层，打开发射区窗口；
(9)淀积N型掺杂的多晶硅，注入N型杂质；光刻、刻蚀形成发射区和基区，注入P型杂质，对发射区覆盖之外的锗硅外延层(外基区)掺杂；
(10)淀积氧化硅层，干刻形成发射区侧墙；
(11)将膺埋层通过深接触孔引出连接金属线，基区和发射区通过接触孔引出连接金属线。
实施步骤(3)时，N型重掺杂注入磷杂质，剂量为1e14cm-2至1e16cm-2，能量为2KeV至50KeV。
实施步骤(6)时，注入磷杂质，剂量为1e12cm-2至5e14cm-2，能量为20KeV至350KeV。
实施步骤(9)时，注入N型杂质磷或砷杂质，剂量大于1e15cm-2；注入P型杂质硼或氟化硼时，剂量大于1e15cm-2。
本发明的SiGe HBT器件结构借用mosfet的栅多晶硅来增加其外基区的厚度，减小了基区电阻。本发明的SiGe HBT器件结构弃用常规器件中均匀的NBL，只在SiGe HBT有源区两侧的场氧下面制作埋层，称作赝埋层，赝埋层作N型重掺杂，在场氧刻深接触孔，直接连接赝埋层引出集电区，不再需要使用有源区来实现埋层的电极引出。极大地缩减了器件尺寸和面积。本发明的SiGe HBT器件结构及其制造方法能减小SiGe HBT器件的基区电阻，能降低器件功耗，能提高器件最高振荡频率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明SiGe HBT器件结构的示意图。
图2是本发明SiGe HBT器件结构制造方法的流程。
图3是本发明制造方法的示意图一，显示步骤(1)形成的器件结构。
图4是本发明制造方法的示意图二，显示步骤(2)形成的器件结构。
图5是本发明制造方法的示意图三，显示步骤(3)形成的器件结构。
图6是本发明制造方法的示意图四，显示步骤(4)形成的器件结构。
图7是本发明制造方法的示意图五，显示步骤(5)形成的器件结构。
图8是本发明制造方法的示意图六，显示步骤(6)形成的器件结构。
图9是本发明制造方法的示意图七，显示步骤(7)形成的器件结构。
图10是本发明制造方法的示意图八，显示步骤(8)形成的器件结构。
图11是本发明制造方法的示意图九，显示步骤(9)形成的器件结构。
附图标记说明
101是硅衬底 102氧化层
103是硅化物 104是氧化物
201是膺埋层 202是场氧
401是多晶硅栅 402是集电区
501氧化物介质层 601是锗硅外延层
701是发射区隔离氧化物 702是发射区
703是基区 704是隔离侧墙
801是深接触孔 802是接触孔
803是金属线
具体实施方式
如图1所示，本发明的SiGe HBT器件结构，包括：
硅衬底101上具有集电区402和膺埋层201，场氧202位于所述膺埋层201上方，多晶硅栅401位于所述场氧202上方，基区703位于所述多晶硅栅401和集电区402上方，发射区隔离氧化物701位于所述基区703上方，发射区702位于所述发射区隔离氧化物701和基区703上方，所述发射区702与发射区隔离氧化物701相邻，隔离侧墙704位于所述发射区702和发射区隔离氧化物701两侧，所述集电区402与所述场氧201、膺埋层201相邻，所述膺埋层201通过深接触孔801孔引出连接金属线803，所述基区703和发射区702通过接触孔802引出连接金属线803。
如图2所示，本发明SiGe HBT器件结构的制造方法，包括：
(1)如图3所示，在硅衬底101上生长氧化层102，在氧化层102上淀积硅化物103；
(2)如图4所示，光刻制作浅沟槽隔离，淀积氧化物104；
(3)如图5所示，进行N型重掺杂注入，形成膺埋层201；
(4)如图6所示，在浅沟槽隔离内填充氧化物，经刻蚀、研磨、热过程，形成浅沟槽隔离氧化物作为场氧202；
(5)如图7所示，生长栅氧化层，沉积栅多晶硅，刻蚀生成多晶硅栅401；
(6)如图8所示，进行N型杂质注入，形成集电区402；
(7)如图9所示，淀积氧化物介质层501，刻蚀去除部分氧化物介质层将HBT器件区域打开；
(8)如图10所示，生长锗硅外延层601，淀积氧化物介质层501，刻蚀去除部分氧化物介质层，打开发射区窗口；
(9)如图11，所示，淀积N型掺杂的多晶硅，注入N型杂质；光刻、刻蚀形成发射区702、基区703和发射区隔离氧化物701，注入P型杂质，对发射区702覆盖之外的锗硅外延层601(外基区)掺杂；
(10)淀积氧化硅层，干刻形成发射区侧墙；
(11)将膺埋层通过深接触孔引出连接金属线，基区和发射区通过接触孔引出连接金属线。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种SiGe HBT器件结构的制造方法，其特征是，包括：
（1）在硅衬底上生长氧化层，在氧化层上淀积硅化物；
（2）光刻制作浅沟槽隔离，淀积氧化物；
（3）进行N型重掺杂注入，形成膺埋层；
（4）在浅沟槽隔离内填充氧化物，经刻蚀、研磨、热过程，形成浅沟槽隔离氧化物作为场氧；
（5）生长栅氧化层，沉积栅多晶硅，刻蚀生成多晶硅栅；
（6）进行N性杂质注入，形成集电区；
（7）淀积氧化物介质层，刻蚀去除部分氧化物介质层将HBT器件区域打开；
（8）生长锗硅外延层，淀积氧化物介质层，刻蚀去除部分氧化物介质层，打开发射区窗口；
（9）淀积N型掺杂的多晶硅，注入N型杂质；光刻、刻蚀形成发射区和基区，注入P型杂质，对发射区覆盖之外的锗硅外延层掺杂；
（10）淀积氧化硅层，干刻形成发射区侧墙；
（11）将膺埋层通过深接触孔引出连接金属线，基区和发射区通过接触孔引出连接金属线。
2.如权利要求1所述SiGe HBT器件结构的制造方法，其特征是：实施步骤（3）时，N型重掺杂注入磷杂质，剂量为1e14cm-2至1e16cm-2，能量为2KeV至50KeV。
3.如权利要求1所述SiGe HBT器件结构的制造方法，其特征是：实施步骤（6）时，注入磷杂质，剂量为1e12cm-2至5e14cm-2，能量为20KeV至350KeV。
4.如权利要求1所述SiGe HBT器件结构的制造方法，其特征是：实施步骤（9）时，注入N型杂质磷或砷杂质，剂量大于1e15cm-2；注入P型杂质硼或氟化硼时，剂量大于1e15cm-2。
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