专利名称：SiGe HBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件的制造方法。
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。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。
常规的SiGe HBT采用高掺杂的集电区埋层，以降低集电区电阻，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；3、深槽隔离工艺复杂，而且成本较高；发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种SiGe HBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，它可以有效减小集电极漏电流，大大改善了器件性能。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种SiGe HBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，包括以下步骤:步骤一、采用深阱注入与衬底隔离以减小集电区漏电流；步骤二、制作N型和P型赝埋层和掺杂集电区，在浅槽隔离底部高剂量、低能量地注入硼离子或磷离子杂质，经过热处理后杂质的扩散，形成N和P型赝埋层；步骤三、利用P型衬底形成P型集电区，由P型赝埋层通过深接触孔引出；步骤四、硅锗异质结双极晶体管SiGeHBT集电区形成N型基区，由N型赝埋层通过深接触孔引出；步骤五、利用硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT外延P型硅锗异质结双极晶体管SiGe基区形成发射区，并由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT基区引出。
本发明的有益效果在于:深阱自隔离结构可有效减小集电极漏电流，大大改善了器件性能。
步骤一中深阱注入杂质为磷,注入剂量为Ie14 5e15cnT2，注入能量为500kev 3000kev ；P阱注入杂质为硼，注入剂量为Ie12 5e13，注入能量为200kev 500kev。
步骤二中N型和P型赝埋层，PBL通过Ie14 Ie16CnT2高剂量、小于15keV低能量的P型注入，注入的杂质为硼或氟化硼，作为P型集电区的连接；NBL通过Ie14 Ie16CnT2高剂量、小于15keV低能量的N型注入，注入的杂质为磷，作为N型基区的连接。
步骤三中集电区和基区:P型集电区利用P型衬底形成#型基区由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT集电区形成，注入的杂质为N型的磷或砷，注入剂量为5en 5e13，注入能量为50kev 500kev。
步骤四中发射区:由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT外延P型SiGe基区形成，注入杂质为硼或氟化硼，注入剂量为5en 5e13，注入能量为50kev 500kev。
步骤五中集电区、基区和发射区引出:集电区和基区由深接触孔引出，发射区通过硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT基区引出。
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是本发明的自隔离型垂直寄生PNP器件结构示意图2是寄生PNP管工作于正向放大区时输出特性曲线示意图2(a)是寄生PNP管工作于正向放大区时输出特性曲线示意图2(b)是未采用深阱自隔离结构的寄生PNP管工作于正向放大区时，集电极电流IC和基极电流IB与基极-发射极电压VBE的关系示意图3 (a)是浅槽刻蚀、赝埋层(Pseudo Buried Layer)注入、浅槽填充之后的器件截面图3(b)是N型深阱、P阱注入之后的器件截面图3(c)是SiGe HBT集电区注入之后的器件截面图3(d)是锗硅外延之后的器件截面图3(e)是接触孔引出之后的器件截面图。
附图中附图标记说明:
1-P型衬底，2-浅槽隔离，3-P型赝埋层，4-N型赝埋层，5_N型深阱注入，6_P阱注入，7-SiGe HBT集电区注入，8_SiGe外延，9-深接触孔，10-接触孔，11-金属连线，具体实施方式
本发明提出一种SiGe HBT工艺中的自隔离型垂直寄生PNP的器件，可用作高速、高增益HBT电路中的输出器件，采用深阱注入与衬底隔离以减小集电区漏电流，无需额外的工艺条件即可实现为电路提供多一种器件选择。其制作涉及SiGe HBT工艺中的赝埋层(Pseudo Buried Layer), SiGe外延以及HBT的发射集多晶娃。
PNP三极管的三个极端分别是基极(Base),发射极(Emitter)和集电极(Collector)。本发明的寄生PNP器件结构如图一所示，集电区利用P型衬底形成；N型基区由SiGe HBT集电区形成，发射区由SiGe HBT外延P型SiGe基区形成，集电区和基区均由赝埋层通过深接触孔引出，发射极由SiGe HBT基区引出。
本发明的具体技术方案:
1.采用深阱注入与衬底隔离以减小集电区漏电流；
2.器件中没有高能量的N/P阱注入和集电区外延层，取而代之的是制作N型和P型赝埋层(Pseudo Buried Layer)和掺杂集电区；
3.在浅槽隔离底部高剂量(Ie14 Ie16CnT2)、低能量(小于15keV)地注入硼离子或磷离子杂质，经过热处理后杂质的扩散，形成N和P型赝埋层(NBL和PBL)；
4.P型集电区利用P型衬底形成，由P型赝埋层通过深接触孔引出；
5.N型基区由SiGe HBT集电区形成，由N型赝埋层通过深接触孔引出；
6.发射区的形成利用的是SiGe HBT外延P型SiGe基区，并由其引出。
该寄生PNP管输出特性曲线良好，如图2 (a)，厄利电压达到了较高水平。
图2(a)寄生PNP管工作于正向放大区时输出特性曲线(VC为集电极电压，IC为集电极电流)
图2(b)未采用深阱自隔离结构的寄生PNP管工作于正向放大区时，集电极电流IC和基极电流IB与基极-发射极电压VBE的关系(以上电流电压值均取绝对值)
由于该PNP管集电区由衬底形成，未采用深阱自隔离集电极漏电流较大，如图2 (b)所示，而本发明提出的深阱自隔离结构可有效减小集电极漏电流，大大改善了器件性倉泛。
本发明垂直寄生PNP的主要工艺步骤:
工艺步骤1:选用轻掺杂的P型衬底硅片1，用浅沟槽刻蚀作隔离工艺，在浅沟槽2刻蚀之后，分别进行高剂量(Ie14 Ie16CnT2)、低能量(小于15keV)的N型和P型杂质注入用以形成赝埋层(Pseudo Buried Layer) (NBL和PBL) (4，3)，其分别对应本发明中PNP管的基区和集电区引出端，然后用二氧化硅填充浅槽(如图3(a)所示)。
工艺步骤2:进行N型深阱5注入及P阱6注入，(如图3(b)所示)。
工艺步骤3:在有源区进行SiGe HBT的集电区注入作为该PNP管的基区，(如图3(c)所示)。
工艺步骤4:在有源区上方进行SiGe外延，(如图3(d)所示)。
工艺步骤5:穿过STI由深接触孔引出N型赝埋层4和P型赝埋层3分别作为基极和集电极，发射极由SiGe HBT基区8引出，器件最后成型(如图3(e)所示)。
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SiGe HBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、采用深阱注入与衬底隔离以减小集电区漏电流； 步骤二、制作N型和P型赝埋层和掺杂集电区，在浅槽隔离底部高剂量、低能量地注入硼离子或磷离子杂质，经过热处理后杂质的扩散，形成N和P型赝埋层； 步骤三、利用P型衬底形成P型集电区，由P型赝埋层通过深接触孔引出； 步骤四、硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT集电区形成N型基区，由N型赝埋层通过深接触孔弓I出； 步骤五、利用硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT外延P型硅锗异质结双极晶体管SiGe基区形成发射区，并由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT基区引出。
2.如权利要求1所述的SiGeHBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，其特征在于， 步骤一中深阱注入杂质为磷，注入剂量为Ie14 5e15Cm_2，注入能量为500kev 3000kev ；P阱注入杂质为硼，注入剂量为Ie12 5e13，注入能量为200kev 500kev。
3.如权利要求1所述的SiGeHBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，其特征在于， 步骤二中N型和P型赝埋层，PBL通过Ie14 le16cm_2高剂量、小于15keV低能量的P型注入，注入的杂质为硼或氟化硼，作为P型集电区的连接；NBL通过Ie14 Ie16CnT2高剂量、小于15keV低能量的N型注入，注入的杂质为磷，作为N型基区的连接。
4.如权利要求1所述的SiGeHBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，其特征在于， 步骤三中集电区和基区:p型集电区利用P型衬底形成；N型基区由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT集电区形成，注入的杂质为N型的磷或砷，注入剂量为5en 5e13，注入能量为 50kev 500kev。
5.如权利要求1所述的SiGeHBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，其特征在于， 步骤四中发射区:由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT外延P型SiGe基区形成，注入杂质为硼或氟化硼，注入剂量为5en 5e13，注入能量为50kev 500kev。
6.如权利要求1所述的SiGeHBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，其特征在于， 步骤五中集电区、基区和发射区引出:集电区和基区由深接触孔引出，发射区通过硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT基区引出。
全文摘要
本发明公开了一种SiGe HBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法，包括以下步骤步骤一、采用深阱注入与衬底隔离以减小集电区漏电流；步骤二、制作N型和P型赝埋层和掺杂集电区，在浅槽隔离底部高剂量、低能量地注入硼离子或磷离子杂质，经过热处理后杂质的扩散，形成N和P型赝埋层；步骤三、利用P型衬底形成P型集电区，由P型赝埋层通过深接触孔引出；步骤四、硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT集电区形成N型基区，由N型赝埋层通过深接触孔引出；步骤五、利用硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT外延P型SiGe基区形成发射区，并由硅锗异质结双极晶体管SiGe HBT基区引出。本发明可有效减小集电极漏电流，大大改善了器件性能。
文档编号H01L21/331GK103137471SQ20111037707
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者韩峰, 刘冬华, 段文婷, 钱文生, 胡君, 石晶 申请人:上海华虹Nec电子有限公司