专利名称：SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构及方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件结构及方法，具体涉及一种硅锗异质结双极晶体管结构及方法。
背景技术：
目前，在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，射频互补金属氧化物半导体 (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。硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)则是超高频器件的很好选择，首先其利用SiGe与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。为了最大化器件性能，要求把器件的特征尺寸作的尽可能小，尤其是发射极窗口， 很大程度上决定了器件能达到的最大能力。越小的发射极窗口面积和横向尺寸，越容易降低电容，以及电流集边效应，提高器件性能。如图1所示，由于发射极窗口打开的工艺通常是通过湿法刻蚀来实现，因此通常是一层二氧化硅作为发射极与基极之间的隔离。为了保证窗口打开，通常采用较大的过刻量。同时由于这层二氧化硅先进行了一部分的干法二氧化硅刻蚀，导致很重的附产聚合物堆积在表面，阻挡了药液的正常刻蚀，因此又需要进一步增加额外的药液处理事件，进一步增加了湿法的过刻蚀量。这样就导致了发射极窗口被横向扩大，会降低器件性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种SiGe HBT发射极与基极之间隔离的膜层结构，它可以用于三极管发射极与基极之间的隔离，同时可以尽可能小的降低发射极窗口打开所需要过刻蚀以及抑制发射极窗口扩大。为了解决以上技术问题，本发明提供了一种SiGe HBT发射极与基极之间隔离的膜层结构；所述硅锗异质结双极晶体管发射极与基极之间为复合膜层结构，自下而上分别为
二氧化硅、多晶硅与氮化硅。本发明的有益效果在于提出一种新的膜层结构，用于三极管发射极与基极之间的隔离，通过降低氧化硅介质层的厚度来实现降低过刻蚀的量，减小横向尺寸的增大，同时通过避免二氧化硅部分干法刻蚀来避免重附产聚合物的产生和堆积，进一步减小的二氧化硅湿法刻蚀的量，减小横向尺寸的增大。通过本征多晶硅，实现二氧化硅介质层的减薄并且维持足够的小的电容。本征多晶硅表面覆盖的氮化硅可以避免后续的发射极多晶掺杂扩散进入本征多晶。本发明还提供了一种SiGe HBT发射极与基极之间隔离的膜层结构的制作方法，包括，所述发射极窗口刻蚀通过两步刻蚀实现，在光刻定义发射极窗口后，第一步、干法刻蚀去除氮化硅与多晶硅，停在二氧化硅表面；第二步、通过湿法刻蚀去除最下面的一层二氧化硅。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是传统的发射极与基极之间的绝缘层以及发射极窗口的示意图；图2是本发明实施例所描述的发射极与基极之间的绝缘层以及发射极窗口示意图；图3是本发明实施例所述方法的流程图。
具体实施例方式本发明提出一种新的膜层结构，用于三极管发射极与基极之间的隔离，同时可以尽可能小的降低发射极窗口打开所需要过刻蚀以及抑制发射极窗口扩大。如图2所示，本发明用堆叠结构代替传统的单层膜结构，复合堆叠结构的膜层自下而上为二氧化硅，本征多晶硅与氮化硅。所述二氧化硅的厚度为50到200埃；所述多晶硅的厚度为50到200埃。所述氮化硅的厚度为50到200埃。如图3所示，本发明所述的SiGe HBT发射极与基极之间隔离的膜层结构的制作方法，包括，所述发射极窗口刻蚀通过两步刻蚀实现，在光刻定义发射极窗口后，第一步干法刻蚀去除氮化硅与多晶硅，停在二氧化硅表面；第二步通过湿法刻蚀去除最下面的一层二氧化硅。所述二氧化硅淀积采用低压生长方式或者常压淀积实现；所述多晶硅用外延生长的方式淀积。本发明通过最小化二氧化硅的厚度来减少过刻蚀，避免器件横向尺寸被扩大。通过引入不掺杂的本征多晶硅来替代部分的原来的二氧化硅的厚度。由于本征硅的介电系数比二氧化硅还低，因此同样的厚度下可以降低电容。本发明通过多晶硅表面覆盖一层薄的氮化硅，来避免后面发射极多晶淀积的时候对本征多晶硅层的掺杂作用。本发明发射极窗口打开的工艺从原来的纯湿法刻蚀工艺改为先通过干法刻蚀打开氮化硅和多晶，由于刻蚀多晶对刻蚀二氧化硅具有很高的选择比，因此二氧化硅的厚度可以做到非常薄。本发明所述的膜层结构，用于三极管发射极与基极之间的隔离，通过降低氧化硅介质层的厚度来实现降低过刻蚀的量，减小横向尺寸的增大，同时通过避免二氧化硅部分干法刻蚀来避免重附产聚合物的产生和堆积，进一步减小的二氧化硅湿法刻蚀的量，减小横向尺寸的增大。通过本征多晶硅，实现二氧化硅介质层的减薄并且维持足够的小的电容。 本征多晶硅表面覆盖的氮化硅可以避免后续的发射极多晶掺杂扩散进入本征多晶。以现有的一颗产品为例，产品设计发射极窗口的横向尺寸为0. 4um，采用原有膜层结构，最终的发射极窗口的横向尺寸为0.5um，扩大20%。通过采用新的膜层结构，二氧化硅的厚度减薄到原来的1/5，发射极窗口横向的尺寸仅仅为0.42微米，仅仅扩大5%。完全满足产品设计需求。本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式
的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式
用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
权利要求
1.一种SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构；其特征在于，所述硅锗异质结双极晶体管发射极与基极之间为复合膜层结构，自下而上分别为二氧化硅、多晶硅与氮化娃。
2.如权利要求1所述的SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构，其特征在于，所述二氧化硅的厚度为50到200埃。
3.如权利要求1所述的SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构，其特征在于，所述多晶硅的厚度为50到200埃。
4.如权利要求1所述的SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构，其特征在于，所述氮化硅的厚度为50到200埃。
5.如权利要求1所述的SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构的制作方法，其特征在于，包括所述发射极窗口刻蚀通过两步刻蚀实现，在光刻定义发射极窗口后，第一步、干法刻蚀去除氮化硅与多晶硅，停在二氧化硅表面；第二步、通过湿法刻蚀去除最下面的一层二氧化硅。
6.如权利要求5所述的SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构的制作方法，其特征在于，所述多晶硅用外延生长的方式淀积。
全文摘要
本发明公开了一种SiGeHBT发射极与基极之间隔离的膜层结构及方法；所述硅锗异质结双极晶体管发射极与基极之间为复合膜层结构，自下而上分别为二氧化硅，多晶硅与氮化硅。本发明提出一种新的膜层结构，用于三极管发射极与基极之间的隔离，通过降低氧化硅介质层的厚度来实现降低过刻蚀的量，减小横向尺寸的增大，同时通过避免二氧化硅部分干法刻蚀来避免重附产聚合物的产生和堆积，进一步减小的二氧化硅湿法刻蚀的量，减小横向尺寸的增大。通过本征多晶硅，实现二氧化硅介质层的减薄并且维持足够的小的电容。本征多晶硅表面覆盖的氮化硅可以避免后续的发射极多晶掺杂扩散进入本征多晶。
文档编号H01L21/331GK102403345SQ20101028075
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者周正良, 徐炯 , 陈帆, 陈雄斌 申请人:上海华虹Nec电子有限公司