鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管；本發(fā)明還涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鍺硅(SiGe)工藝的日益成熟，射頻電路集成也越來越普遍，射頻接受、射頻發(fā)射以及開關(guān)等都趨向集成，因此放大接受信號的低噪聲放大器(LNA)和放大發(fā)射信號的功率放大器(PA)都應(yīng)制作在同一芯片上，因此要求在同一套SiGe工藝平臺上僅改變版圖即可設(shè)計出不同擊穿電壓的高壓鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(SiGe HBT)，以滿足不同放大器的需求。傳統(tǒng)的高壓SiGe HBT是采用重?fù)诫s的N型埋層(NBL)，外延輕摻雜的集電區(qū)，通過改變集電區(qū)厚度和摻雜濃度而改變器件的擊穿電壓，集電區(qū)的引出是通過N+Sinker連接NBL實現(xiàn)，因此傳統(tǒng)高壓SiGe HBT是通過工藝的改變而得到不同的擊穿電壓，同一芯片上不能實現(xiàn)不同擊穿電壓的SiGe HBT，從而限制了射頻電路的系統(tǒng)集成。
[0003]同時，在功率放大器設(shè)計中，為了得到較高的功率和效率，必須降低器件的對地寄生電感(ground inductance)?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，通常采用娃通孔(Through Silicon Vias, TSV)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)將鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的正面發(fā)射極和背面的P+硅襯底連接，從而降低器件的對地寄生電感，但TSV工藝較復(fù)雜，成本高，同時在背面研磨的時候有很大的碎片風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，不需對器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動就能降低器件的對地寄生電感并提高器件的功率特性。為此，本發(fā)明還要提供一種鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的制造方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，包括:
[0006]P+娃襯底,在所述P+娃襯底上形成有P-外延層，在所述P-外延層中通過場氧區(qū)隔尚出有源區(qū)。
[0007]—集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)深度大于所述場氧區(qū)底部的深度、且所述集電區(qū)橫向延伸進(jìn)入所述有源區(qū)兩側(cè)的場氧區(qū)底部。
[0008]一贗埋層，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的場氧區(qū)底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層和所述集電區(qū)的橫向延伸進(jìn)入所述場氧區(qū)底部的部分相接觸。
[0009]一基區(qū)，由形成于所述硅襯底上的P型鍺硅外延層組成，包括一本征基區(qū)和一外基區(qū)，所述本征基區(qū)形成于所述有源區(qū)上部且和所述集電區(qū)形成接觸，所述外基區(qū)形成于所述場氧區(qū)上部。
[0010]一發(fā)射區(qū)，由形成于所述本征基區(qū)上部的N型多晶硅組成，和所述本征基區(qū)形成接觸。
[0011]層間膜，覆蓋在鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的所述發(fā)射區(qū)、所述基區(qū)和所述場氧區(qū)表面以及所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管區(qū)域之外的所述P-外延層表面。
[0012]在所述外基區(qū)和所述發(fā)射區(qū)頂部分別形成有穿過所述層間膜的金屬接觸，位于所述外基區(qū)頂部的所述金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并用于引出基極，位于所述發(fā)射區(qū)頂部的所述金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并用于引出發(fā)射極。
[0013]在所述贗埋層的頂部形成有穿過所述層間膜和所述場氧區(qū)的第一深孔接觸，所述第一深孔接觸和所述贗埋層接觸并用于引出集電極。
[0014]在所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管區(qū)域之外形成有穿過所述層間膜和所述P-外延層的第二深孔接觸，所述第二深孔接觸和所述P+硅襯底接觸；所述發(fā)射極通過頂部金屬層和所述第二深孔接觸連接并通過所述第二深孔接觸連接所述P+硅襯底，能降低所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的對地寄生電感。
[0015]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述金屬接觸由在所述金屬接觸位置處形成的接觸孔中淀積鈦和氮化鈦?zhàn)钃踅饘賹雍?、再填入鎢形成；所述第一深孔接觸由在所述第一深孔接觸位置處形成的第一深孔中淀積鈦和氮化鈦?zhàn)钃踅饘賹雍?、再填入鎢形成；所述第二深孔接觸由在所述第二深孔接觸位置處形成的第二深孔中淀積鈦和氮化鈦?zhàn)钃踅饘賹雍?、再填入鎢形成。
[0016]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述贗埋層在橫向位置上和所述有源區(qū)相隔一橫向距離，通過調(diào)節(jié)所述贗埋層和所述有源區(qū)的橫向距離調(diào)節(jié)所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的擊穿電壓。
[0017]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的制造方法包括如下步驟:
[0018]步驟一、在P+硅襯底上形成P-外延層，在所述P-外延層中形成場氧區(qū)溝槽，并通過場氧區(qū)溝槽隔離出有源區(qū)。
[0019]步驟二、在所述有源區(qū)兩側(cè)的所述場氧區(qū)溝槽底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層。
[0020]步驟三、在所述場氧區(qū)溝槽中填入氧化硅形成場氧區(qū)。
[0021]步驟四、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深度大于所述場氧區(qū)底部的深度、且所述集電區(qū)橫向延伸進(jìn)入所述有源區(qū)兩側(cè)的場氧區(qū)底部并和所述贗埋層形成接觸。
[0022]步驟五、在所述硅襯底上進(jìn)行P型鍺硅外延層生長形成基區(qū)，所述基區(qū)包括一本征基區(qū)和一外基區(qū)，所述本征基區(qū)形成于所述有源區(qū)上部且和所述集電區(qū)形成接觸，所述外基區(qū)形成于所述場氧區(qū)上部。
[0023]步驟六、在所述本征基區(qū)上部進(jìn)行N型多晶硅生長形成發(fā)射區(qū)，所述發(fā)射區(qū)和所述本征基區(qū)形成接觸。
[0024]步驟七、形成層間膜，所述層間膜覆蓋在鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的所述發(fā)射區(qū)、所述基區(qū)和所述場氧區(qū)表面以及所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管區(qū)域之外的所述P-外延層表面。
[0025]步驟八、在所述外基區(qū)和所述發(fā)射區(qū)頂部分別形成穿過所述層間膜的金屬接觸，位于所述外基區(qū)頂部的所述金屬接觸和所述外基區(qū)接觸并用于引出基極，位于所述發(fā)射區(qū)頂部的所述金屬接觸和所述發(fā)射區(qū)接觸并用于引出發(fā)射極。
[0026]在所述贗埋層的頂部形成穿過所述層間膜和所述場氧區(qū)的第一深孔接觸，所述第一深孔接觸和所述贗埋層接觸并用于引出集電極。
[0027]在所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管區(qū)域之外形成穿過所述層間膜和所述P-外延層的第二深孔接觸，所述第二深孔接觸和所述P+硅襯底接觸。
[0028]步驟八、在所述層間膜頂部形成頂部金屬層，所述頂部金屬層為一層以上，所述頂部金屬層分別形成所述集電極、所述基極和所述發(fā)射極，所述發(fā)射極通過頂部金屬層和所述第二深孔接觸連接并通過所述第二深孔接觸連接所述P+硅襯底，能降低所述鍺硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的對地寄生電感。
[0029]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中所述贗埋層的N型離子注入工藝條件為:注入劑量lel4cm 2 ?lel6cm 2，注入能量 IKeV ?lOOKeV。
[0030]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟四中所述集電區(qū)的N型離子注入工藝條件為:注入劑量lel2cnT2 ?5el4cnT2，注入能量為 50KeV ?500KeV。
[0031]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述P型鍺硅外延層采用硼摻雜，其中本征基區(qū)采用外延時的在位摻雜，而外基區(qū)的硼摻雜的工藝為離子注入工藝，工藝條件為:注入劑