[发明专利]锗硅异质结双极型三极管器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种锗硅异质结双极型三极管功率器件的制作方法。

背景技术

在常规的锗硅异质结双极型三极管工艺中，集电区形成后，用热氧化的方法生长一层薄氧化硅以去除硅表面损伤；淀积一层氧化硅和一层无定型硅，通过光刻和干法刻蚀无定型硅打开基区有源区，而集电极有源区和其他有源区则由上述氧化硅和无定形硅保护；湿法去除露出的氧化硅并清洗硅表面，进行锗硅外延的生长，在露出的基区有源区上生长的锗硅外延层为单晶硅结构，其他区域的锗硅外延层为多晶硅结构。后续工艺依次包括光刻和干刻去除集电区和其他区域的锗硅和无定型硅并形成基极，淀积发射极窗口介质，光刻和干刻打开发射极窗口和集电极有源区，淀积N型高掺杂多晶硅，与锗硅接触形成发射极-基极结，与N型高掺杂集电区单晶硅接触形成低电阻的引出端，最终器件就形成了，如图1所示的器件结构的截面图，在外基区会留下氧化硅和无定形硅层。

锗硅异质结双极型三极管中锗硅异质结是器件的核心，在常规工艺中由于引入了一层无定型硅，所以在后续的锗硅外延层生长中为了降低锗硅生长时形成的缺陷需要采用高于900度的高温前处理，而在高温下无定型硅重新结晶，使器件表面形貌非常粗糙，从而导致后续工艺受此影响出现诸如光刻无法对准、缺陷增多、基极-集电极结漏电，工艺不稳定等问题，严重影响了产品的良率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锗硅异质结双极型三极管器件的制造方法，可以减少基区的缺陷，解决集电极和基极之间的结漏电，提高工艺的稳定性和产品良率。

为解决上述技术问题，本发明的锗硅异质结双极型三极管器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤一，在P型硅衬底上形成N型埋层，在所述N型埋层上进行低N-掺杂外延生长；在N型埋层上进行N型离子注入形成第一离子注入区；生长局部氧化层或形成浅沟槽作为隔离区，定义形成基区有源区；生长一牺牲氧化硅层，在所述N型埋层上进行N型离子注入形成第二离子注入区，所述第二离子注入区成为集电极的低电阻底座；

步骤二，湿法刻蚀去除牺牲氧化硅层，对硅片表面进行清洗得到无缺陷的单晶硅表面；

步骤三，生长锗硅外延层，基区有源区和第一离子注入区上的锗硅外延层为单晶硅结构，隔离区上的锗硅外延层为多晶硅结构；所述锗硅外延层分为硅缓冲层、锗硅层和硅帽层，其中锗硅层和硅帽层分别掺杂有硼；所述硅缓冲层的厚度为100～500埃；所述锗硅层的厚度为200～800埃，其中20～300埃掺杂硼，掺杂浓度在2×10¹⁹cm^-3～6×10¹⁹cm^-3；所述硅帽层的厚度为200～500埃，其中掺杂浓度为10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm3^-3；

步骤四，使用光刻胶遮挡基区有源区和外基区，干法刻蚀去除未被遮挡的部分隔离区的多晶硅结构和第一离子注入区上的单晶硅结构；

步骤五，淀积发射极窗口介质，光刻定义发射极窗口和集电极引出端有源区，干法和湿法刻蚀打开发射极窗口和集电极引出端有源区；

步骤六，清洗硅片表面并淀积N型多晶硅；

步骤七，使用光刻胶遮挡发射极和集电极引出端区，刻蚀去除未遮挡区域的多晶硅和发射极窗口介质，在光刻胶的遮挡下对外基区进行P型离子注入，去除光刻胶，再淀积介质并回刻形成多晶硅侧墙；

步骤八，进行热退火，发射极多晶硅中的杂质激活并扩散形成发射极-基极结，锗硅外延层和集电区的杂质激活并扩散形成基极-集电极结；

步骤九，淀积硅化物合金层，采用接触孔工艺和金属连线工艺对发射极、基极和集电极进行连接。

在步骤一中，所述N型埋层为重掺杂，注入离子为在较高热开销时向上扩散较少的杂质砷，注入能量为30～120keV,剂量为10¹⁵～10¹⁶cm^-2；采用炉管进行高温推进，推进温度在1000～1100℃，时间为30～120分钟，然后生长低N-掺杂外延，掺杂杂质是磷，掺杂浓度在2×10¹⁵～5×10¹⁶cm^-3；所述第一离子注入区的注入离子是在高温下易推进的磷，注入能量为80～180keV,剂量为10¹⁵～10¹⁶cm^-2。