[发明专利]锗硅异质结双极晶体管及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种锗硅异质结双极晶体管；本发明还涉及一种锗硅异质结双极晶体管的制造方法。

背景技术

在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，RFCMOS虽然在先进的工艺技术中可实现较高频率，但还是难以完全满足射频要求，如很难实现40GHz以上的特征频率，而且先进工艺的研发成本也是非常高；化合物半导体可实现非常高的特征频率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺点，加上大多数化合物半导体有毒，限制了其应用。锗硅(SiGe)异质结双极晶体管(HBT)则是超高频器件的很好选择，首先其利用SiGe与硅(Si)的能带差别，提高发射区的载流子注入效率，增大器件的电流放大倍数；其次利用SiGe基区的高掺杂，降低基区电阻，提高特征频率；另外SiGe工艺基本与硅工艺相兼容，因此SiGe HBT已经成为超高频器件的主力军。

现有SiGe HBT采用高掺杂的集电区埋层，以降低集电区电阻，采用高浓度高能量N型注入，连接集电区埋层，形成集电极引出端(collector pick-up)。集电区埋层上外延中低掺杂的集电区，在位P型掺杂的SiGe外延形成基区，然后重N型掺杂多晶硅构成发射极，最终完成HBT的制作。在发射区窗口打开时可选择中心集电区局部离子注入，调节HBT的击穿电压和特征频率。另外采用深槽隔离降低集电区和衬底之间的寄生电容，改善HBT的频率特性。该器件工艺成熟可靠，但主要缺点有：1、集电区外延成本高；2、collector pick-up的形成靠高剂量、大能量的离子注入，才能将集电区埋层引出，因此所占器件面积很大；3、深槽隔离工艺复杂，而且成本较高；4、HBT工艺的光刻层数较多。

现有一种改进的低成本的独特SiGe HBT工艺不做集电区埋层和集电区外延层，取而代之的是制作N型膺埋层(Pseudo Buried Layer)和掺杂集电区。在HBT两侧的浅槽隔离高剂量、低能量地注入N型杂质，通过N型杂质的横向扩散，形成埋层。不再通过高浓度高能量N型注入制作集电极引出端，而是通过在浅槽场氧中刻出深阱接触孔，填入Ti/TiN过渡金属层以及金属W，接触膺埋层，实现集电极的引出。

现有的改进工艺也存在一些问题，如低能量地N型杂质注入形成的结较浅，导致N型膺埋层(Pseudo Buried Layer)的厚度较薄，集电极连接层电阻(Rc)就相对高，且接触电阻偏大，造成截止频率(Ft)较难提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅异质结双极晶体管，能降低集电极连接层电阻，以及降低集电极的接触电阻且是接触电阻的阻值均匀，从而能较大提高器件的截止频率。本发明还提供一种锗硅异质结双极晶体管的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的锗硅异质结双极晶体管形成于硅衬底上，有源区由浅槽场氧隔离，所述锗硅异质结双极晶体管的集电区由形成于所述有源区中的一N型离子注入区组成，所述集电区深度大于所述浅槽场氧底部的深度、且所述集电区横向延伸进入所述有源区两侧的浅槽场氧底部。在所述有源区周侧的所述浅槽场氧底部形成有一槽，在所述槽中填充有多晶硅，由填充于所述槽中的所述多晶硅形成多晶硅赝埋层，在所述多晶硅赝埋层中掺入有N型杂质，所述N型杂质还扩散至所述多晶硅赝埋层周侧的所述硅衬底中形成第一N型掺杂区，由所述多晶硅赝埋层和所述第一N型掺杂区组成集电极连接层，所述集电极连接层和所述集电区在所述浅槽场氧的底部相接触；由在所述多晶硅赝埋层顶部的所述浅槽场氧中形成有深孔接触，所述深孔接触和所述多晶硅赝埋层接触并引出集电极。

进一步的改进是，所述槽的宽度小于等于所述浅槽场氧的底部宽度，所述槽的深度为0.05微米～0.3微米。

进一步的改进是，所述锗硅异质结双极晶体管的基区由形成于所述硅衬底上的P型锗硅外延层组成，包括一本征基区和一外基区；所述本征基区位于于所述有源区上部且和所述集电区形成接触，所述外基区位于所述浅槽场氧上部，在所述外基区的顶部形成有金属接触，该金属接触和所述外基区接触并引出基极。

进一步的改进是，所述锗硅异质结双极晶体管的发射区由形成于所述本征基区上部的N型多晶硅组成，所述发射区和所述本征基区相接触，在所述发射区的顶部形成有金属接触，该金属接触和所述发射区接触并引出发射极。

为解决上述技术问题，本发明提供的锗硅异质结双极晶体管的制造方法包括如下步骤：