[发明专利]一种基于SOI的纵向SiGe双极晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：

1)提供一包括背衬底硅、埋氧层和顶层硅的SOI半导体衬底；

2)通过离子注入技术，在所述背衬底硅与埋氧层界面上形成包含第一导电型掺杂剂的背栅极层；

3)在所述SOI半导体衬底上刻蚀出一沟槽，并使所述沟槽的深度大于所述顶层硅厚度并小于所述顶层硅与埋氧层的总厚度；

4)在所述沟槽底部形成包含第二导电类型掺杂剂的多晶硅集电区，以使所述背栅极层被施加偏压时，在所述沟槽底部的埋氧层和所述多晶硅集电区界面形成反型电荷层作为次集电区；

5)在所述多晶硅集电区上形成基区，且所述基区包括：本征SiGe层、嫁接基区、以及形成于所述嫁接基区之上的包含第一导电型掺杂剂的外基区；

6)在所述本征SiGe层上形成发射极盖帽层，且在所述发射极盖帽层上形成包含第二导电型掺杂剂的发射区；

7)在所述多晶硅集电区、发射区、基区上依次形成集电极、发射极、基极。

2.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述第一导电型掺杂剂为P型掺杂剂时，所述第二导电型掺杂剂为N型掺杂剂，或者所述第一导电型掺杂剂为N型掺杂剂时，所述第二导电掺杂剂为P型掺杂剂。

3.根据权利要求2所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述P型掺杂剂为硼，所述N型掺杂剂为磷。

4.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述包含第一导电型掺杂剂的背栅极层为重掺杂，且掺杂浓度大于10¹⁹cm^-3。

5.根据权利要求4所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述形成重掺杂的背栅极层的离子注入工艺是在SOI半导体衬底顶层硅上进行的。

6.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述形成沟槽和多晶硅集电区的步骤包括：

a)在所述SOI半导体衬底顶层硅上进行常规的光刻工艺，将掩膜板上沟槽状的图形复制到所述SOI半导体衬底顶层硅上；

b)利用离子束刻蚀工艺并按照步骤a)中的光刻图形在所述SOI半导体衬底的顶层硅及埋氧层上刻蚀出沟槽，沟槽底部为一减薄的埋氧层；

c)利用化学气相沉积技术在所述沟槽中生长多晶硅直至与所述SOI顶层硅上表面持平；

d)利用离子注入技术在靠近该沟槽中多晶硅上方区域对所述多晶硅进行掺杂以形成集电区。

7.根据权利要求6所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述步骤d)中对所述的集电区的掺杂为轻掺杂，且掺杂浓度为10¹⁶cm^-3～10¹⁷cm^-3。

8.根据权利要求7所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述形成轻掺杂的集电区，其掺杂浓度值自下向上递减，且呈高斯分布。

9.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述SOI衬底的埋氧层厚度为100nm～200nm，所述SOI衬底顶层硅的厚度为50nm～100nm。

10.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述沟槽底部的埋氧层厚度为10nm～20nm。

11.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述在依次形成基极、集电极、发射极的外基区、集电区、发射区的裸露部分上分别形成有硅化物。

12.根据权利要求11所述基于SOI的的纵向SiGe-HBT的制备方法，其特征在于：所述外基区、集电区、发射区上裸露的硅化物上依次形成有金属接触电极。

13.根据权利要求1所述的基于SOI的纵向SiGe-HBT，其特征在于：所述外基区为重掺杂的多晶硅，所述嫁接基区为多晶SiGe层。