专利名称：抬高外基区锗硅异质结晶体管及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体器件及其制备技术领域，特别涉及一种抬高外基区锗硅异 质结晶体管及其制备工艺。
背景技术：
SiGe异质结晶体管因其优异的高频性能和较低的成本优势，逐渐应用于微波 电路领域。SiGe异质结晶体管因在基区引入外延锗硅合金减少了基区的带隙宽 度，从而使得器件的直流和高频特性有很大提升。
在原有的锗硅异质结晶体管工艺中，外基区采用注入工艺，注入产生的缺陷 会导致发射区窗口下的本征基区的硼增强扩散严重，从而引起基区变宽，掺杂改 变，而降低器件的&和f,等参数。如果完全解决这一问题，就需要改变外基区 形成工艺。本发明所采用的抬高外基区工艺以外延方式生长外基区来完全避开本 征基区硼的增强扩散效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种抬高外基区锗硅异质结晶体管及制备工艺，其特征 在于，所述抬高外基区锗硅异质结晶体管包括Si衬底12形成的集电极，基区SiGe 层14，外基区导电层22，以及作发射极的多晶硅层34。该晶体管的结构是在衬 底12上外延生长SiGe层14，在SiGe层14上面沉积外基区导电层22，在外基 区导电层22上靠多晶硅层34 —边为介质层28紧接介质层28的是硅化物结构层 42，在多晶硅层34的竖臂与外基区导电层22和介质层28之间设置有薄介质层 16、介质层32构成的楔形侧墙结构；保证多晶硅层34和外基区导电层22之间 的隔离度。在多晶硅层34的水平臂侧面设置类似直角三角形侧墙结构40，在多 晶硅层34的水平臂上表面淀积硅化物层42，最后在整体结构的上表面覆盖保护 介质层43，保护介质层43上对着外基区导电层22和多晶硅层34表面的硅化物 层42有孔44。
所述衬底为硅或氮化硅。
所述介质层为硅、氧化硅或氮化硅。 所述硅化物为钛硅化物、钴硅化物或镍硅化物。 所述抬高外基区锗硅异质结晶体管的制备工艺步骤如下-
1) 在Si的衬底12上外延生长SiGe层14，然后生长氧化硅介质层16，和 氮化硅介质层18，设定两层介质总厚度为t，然后曝光形成柱状光刻图形20;
2) 在歩骤1的光刻图形基础上，经刻蚀形成与柱状光刻图形20相同形状的 氧化硅介质层16和氮化硅介质层18的双介质层，然后选择性外延生长Si或SiGe 层22，其厚度应《t/2;然后淀积一层介质层24，介质层厚度要》t/2， Si或SiGe 层22用于形成外基区结构，其掺杂可以采用原位惨杂或者离子注入掺杂方式；
3) 在介质层24上淀积或者涂布一层介质层26，使介质层26的上表面平坦， 并调整千法刻蚀工艺，使得介质层24和介质层26的刻蚀速率约为1: 1，选择刻 蚀时间，刻蚀后在Si或SiGe层22上形成与双介质层齐平的介质层28，其作用 是防止发射极与基极接触；
4) 采用干法或者湿法工艺，选择性刻蚀去除介质层18;
5) 在步骤4的结构上面均匀覆盖一层介质层31;
6) 采用各向异性刻蚀介质层31，形成侧墙结构32;
7) 然后采用干法或湿法刻蚀工艺将开口部分的氧化硅介质层16刻蚀掉，刻 蚀过程中需保持侧向钻蚀量最小，最终形成发射极窗口30，采用此种侧墙结构， 可以縮小光刻线条；
8) 生长一层多晶硅，经光刻后采用干法或湿法刻蚀形成发射极结构34,并 用原位摻杂或离子注入掺杂的方法形成多晶硅掺杂；
9) 之后淀积覆盖一层均匀的介质层36，采用各向异性刻蚀介质层36，在发 射极结构34外侧形成侧墙结构40，侧墙结构40的作用在于防止之后硅化物生成 的过程中发射极和基极短路；之后以侧墙40作为掩蔽层，将侧墙40以外的部分 介质层28刻蚀掉；
10) 在基区氧化硅介质层16上和发射区的发射极结构34淀积硅化物结构42， 硅化物的作用是降低电极接触电阻；
11)最后在步骤10的结构上表面覆盖保护介质层43，保护介质层43上对着 外基区导电层22和多晶硅层34表面的硅化物层42有孔44。 所述硅化物为钛硅化物，钴硅化物或镍硅化物。 所述介质层为氧化硅或氮化硅。
本发明的有益效果是采用抬高外基区工艺以外延方式生长外基区的技术，制 备抬高外基区锗硅异质结晶体管。克服原有的锗硅异质结晶体管工艺中外基区注 入工艺导致发射区窗口下的本征基区的硼增强扩散严重，从而引起基区变宽，掺 杂改变，而降低器件的&和f,等参数的不足，使得器件的直流和高频特性有很 大提升。
图1 图14为抬高外基区锗硅异质结晶体管的制备工艺流程图。
具体实施例方式
本发明提供一种抬高外基区锗硅异质结晶体管及制备工艺。在图14所示的 抬高外基区锗硅异质结晶体管的结构示意图中，晶体管的结构包括Si衬底12形 成的集电极，基区SiGe层14，外基区导电层22，以及作发射极的多晶硅层34。 该晶体管的结构是在衬底12上外延生长SiGe层14，在SiGe层14上面沉积外基 区导电层22，在外基区导电层22上靠多晶硅层34 —边为介质层28紧接介质层 28的是硅化物结构层42，在多晶硅层34的竖臂与外基区导电层22和介质层28 之间设置有薄介质层16、介质层32构成的楔形侧墙结构；保证多晶硅层34和外 基区导电层22之间的隔离度。在多晶硅层34的水平臂侧面设置类似直角三角形 侧墙结构40，在多晶硅层34的水平臂上表面淀积硅化物层42，最后在整体结构 的上表面覆盖保护介质层43，保护介质层43上对着外基区导电层22和多晶硅层 34表面的硅化物层42有孔44。
下面结合图1 图14所示的抬高外基区锗硅异质结晶体管的制备工艺步骤 图，具体说明如下
1)在Si的衬底12上外延生长SiGe层14，然后生长氧化硅介质层16，和 氮化硅介质层18，设定两层介质总厚度为t，然后曝光形成柱状光刻图形20 (如
图1所示)。
2) 在图1所示的光刻图形基础上，再经刻蚀形成与柱状光刻图形20相同形
状的氧化硅介质层16和氮化硅介质层18的双介质层(如图2所示)，然后选择 性外延生长Si或SiGe层22。其厚度应《t/2。然后淀积一层介质层24，介质层 厚度要》t/2。 Si或SiGe层22用于形成外基区结构，其掺杂可以采用原位掺杂 或者注入掺杂方式(如图3所示)。
3) 在介质层24上淀积或者涂布一层介质层26 (如图4所示)，使介质层26 的上表面平坦，并调整干法刻蚀工艺，使得介质层24和介质层26的刻蚀速率约 为l: 1，选择刻蚀时间，刻蚀后在Si或SiGe层22上形成的与双介质层齐平的 介质层28 (如图5所示)。其作用是防止发射极与基极接触。或采用CMP工艺从 图3或者图4直接形成图5结构。
4) 采用干法或者湿法工艺，选择性刻蚀去除介质层18 (如图6所示)，
5) 在步骤4的结构上面均匀覆盖一层介质层31 (如图7所示)。
6) 采用各向异性刻蚀介质层31，形成侧墙结构32 (如图8所示)。
7) 然后采用干法或湿法刻蚀工艺将开口部分的氧化硅介质层16刻蚀掉，刻 蚀过程中需保持侧向钻蚀量最小，最终形成发射极窗口 30(如图9所示)，采用此 种侧墙结构，可以縮小光刻线条。
8) 生长一层多晶硅，经光刻后采用干法或湿法刻蚀形成发射极结构34，并 用原位掺杂或离子注入掺杂的方法形成多晶硅掺杂；
9) 之后淀积覆盖一层均匀的介质层36 (如图IO、 ll所示)，采用各向异性 刻蚀介质层36，在发射极结构34外侧形成侧墙结构40，侧墙结构40的作用在 于防止之后硅化物生成的过程中发射极和基极短路。之后以侧墙40作为掩蔽层， 将侧墙40以外的部分介质层28刻蚀掉(如图12所示)。
10) 在基区氧化硅介质层16上和发射区的发射极结构34淀积硅化物结构42， 硅化物的作用是降低电极接触电阻(如图13所示)。
11) 最后在步骤10的结构上表面覆盖保护介质层43，保护介质层43上对着 外基区导电层22和多晶硅层34表面的硅化物层42有孔44 (如图14所示)。
所述硅化物为钛硅化物、钴硅化物或镍硅化物。 所述介质层为氧化硅或氮化硅。
所述原位掺杂指在多晶或单晶形成过程中通过引入掺杂气体源直接对多晶 或单晶进行掺杂。
所述离子注入掺杂为多晶或单晶生长形成后，对其进行离子注入后经退火激
活的掺杂工艺。
所述选择性刻蚀，是指刻蚀相对于一种材料而言对其他材料的刻蚀速率较低。
所述各向异性刻蚀，是指刻蚀中的侧向刻蚀量要小于纵向刻蚀量。
权利要求
1.一种抬高外基区锗硅异质结晶体管，其特征在于，所述抬高外基区锗硅异质结晶体管包括Si衬底(12)形成的集电极，基区SiGe层(14)，外基区导电层(22)，以及作发射极的多晶硅层(34)，该晶体管的结构是在衬底(12)上外延生长SiGe层(14)，在SiGe层(14)上面沉积外基区导电层(22)，在外基区导电层(22)上靠多晶硅层(34)一边为介质层(28)紧接介质层(28)的是硅化物结构层(42)，在多晶硅层(34)的竖臂与外基区导电层(22)和介质层(28)之间设置有薄介质层(16)、介质层(32)构成的楔形侧墙结构；保证多晶硅层(34)和外基区导电层(22)之间的隔离度，在多晶硅层(34)的水平臂侧面设置类似直角三角形侧墙结构(40)，在多晶硅层(34)的水平臂上表面淀积硅化物层(42)，最后在整体结构的上表面覆盖保护介质层(43)，保护介质层(43)上对着外基区导电层(22)和多晶硅层(34)表面的硅化物层(42)有孔(44)。
2. 根据权利要求1所述抬高外基区锗硅异质结晶体管，其特征在于，所述衬 底为硅或氮化硅。
3. 根据权利要求1所述抬高外基区锗硅异质结晶体管，其特征在于，所述介 质层为硅、氧化硅或氮化硅。
4. 根据权利要求1所述抬高外基区锗硅异质结晶体管，其特征在于，所述硅 化物为钛硅化物、钴硅化物或镍硅化物。
5. —种抬高外基区锗硅异质结晶体管的制备工艺，其特征在于，所述抬高外基区锗硅异质结晶体管的制备工艺步骤如下1) 在Si的衬底(12)上外延生长SiGe层(14)，然后生长氧化硅介质层(16)， 和氮化硅介质层(18)，设定两层介质总厚度为t，然后曝光形成柱状光刻图形(20);2) 在步骤1的光刻图形基础上，经刻蚀形成与柱状光刻图形(20)相同形 状的氧化硅介质层(16和氮化硅介质层(18的双介质层，然后选择性外延生长 Si或SiGe层(22)，其厚度应《t/2;然后淀积一层介质层(24)，介质层厚度要 >t/2， Si或SiGe层(22)用于形成外基区结构，其掺杂可以采用原位掺杂或者 离子注入掺杂方式；3) 在介质层(24)上淀积或者涂布一层介质层(26)，使介质层(26)的上 表面平坦，并调整干法刻蚀工艺，使得介质层(24)和介质层(26)的刻蚀速率 约为1: 1，选择刻蚀时间，刻蚀后在Si或SiGe层(22)上形成与双介质层齐平 的介质层(28)，其作用是防止发射极与基极接触；4) 采用干法或者湿法工艺，选择性刻蚀去除介质层(18);5) 在步骤4的结构上面均匀覆盖一层介质层(31);6) 采用各向异性刻蚀介质层(31)，形成侧墙结构(32);7) 然后采用干法或湿法刻蚀工艺将开口部分的氧化硅介质层(16)刻蚀掉， 刻蚀过程中需保持侧向钻蚀量最小，最终形成发射极窗口 (30)，采用此种侧墙 结构，可以縮小光刻线条；8) 生长一层多晶硅，经光刻后采用干法或湿法刻蚀形成发射极结构(34)， 并用原位掺杂或离子注入掺杂的方法形成多晶硅惨杂；9) 之后淀积覆盖一层均匀的介质层(36)，采用各向异性刻蚀介质层(36)， 在发射极结构(34)外侧形成侧墙结构(40)，侧墙结构(40)的作用在于防止 之后硅化物生成的过程中发射极和基极短路；之后以侧墙(40)作为掩蔽层，将 侧墙(40)以外的部分介质层(28)刻蚀掉；10) 在基区氧化硅介质层(16)上和发射区的发射极结构(34)淀积硅化物 结构(42)，硅化物的作用是降低电极接触电阻；11) 最后在步骤10的结构上表面覆盖保护介质层(43)，保护介质层(43) 上对着外基区导电层(22)和多晶硅层(34)表面的硅化物层(42)有孔(44)。
全文摘要
本发明公开了属于半导体器件及其制备技术领域的一种抬高外基区锗硅异质结晶体管及其制备工艺。该异质结晶体管包括Si衬底形成的集电极，SiGe层基区和外基区，以及多晶Si发射极。在发射极和基极间设置侧墙结构层，抬高外基区层，其侧墙结构层防止发射极和基极间漏电，本发明采用抬高外基区工艺以外延方式生长外基区的技术，克服原有的锗硅异质结晶体管工艺中外基区注入工艺导致发射区窗口下的本征基区的硼增强扩散严重，从而引起基区变宽，掺杂改变，而降低器件的f<sub>T</sub>和f<sub>max</sub>等参数的不足，使得器件的直流和高频特性有很大提升。
文档编号H01L21/331GK101106158SQ20071011819
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月2日 优先权日2007年7月2日
发明者军 付, 卫 周, 伟 张, 阳 徐, 王玉东, 志 蒋, 钱佩信 申请人:中电华清微电子工程中心有限公司