专利名称：实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路 领域，特别是涉及一种实现硅锗异质结晶体管基区窗 口的方法。
背景技术：
在SiGe (硅锗)异质结晶体管(SiGe HBT)的制备工艺中，SiGe基区的形成是通 过外延的方式实现的，包括选择性外延，非选择性外延和复合外延。目前常规的非选择性外延基区形成的方法是(结合图1所示)1.介质膜105淀 积。该介质膜105为氧化膜，或者氧化膜与其它膜质的组合。2.SiGe基区窗口打开。3. SiGe 外延生长，形成SiGe基极单晶硅层110和SiGe外基区106，在单晶硅区生长单晶硅，其它区 域生长多晶硅。介质膜105的作用为(1)抬高SiGe外基区106，以拉开SiGe外基区106 与集电极区104高浓度掺杂距离，降低BC结的寄生电容。(2)用湿法刻蚀在介质膜105中 最终打开SiGe基区窗口，为SiGe外延生长提供一个超洁净的单晶表面，提高SiGe外延生 长质量。目前被广泛使用的介质膜为氧化膜和多晶硅膜的组合，干法刻蚀多晶膜停在氧化 膜，用湿法去除留下的氧化膜以打开基区窗口，并在短时间内外延SiGe以保证SiGe质量。 但是，基区窗口打开会在基区窗口界面处形成台阶(参见图1)，SiGe外延后此处的台阶会 被继续保留下来；如果基区窗口打开在有源区上，该台阶便作为SiGe单晶与多晶的交界 面；SiGe多晶生长速度通常大于等于单晶生长速度，所述交界面处台阶高度会被进一步放 大。在后续的器件形成工艺中，实施金属硅化物工艺之前，在多晶硅发射极两侧形成侧墙 109以防止基区与发射极之间短接。实施该侧墙109工艺步骤时会在基区窗口界面处的台 阶上也形成绝缘侧墙111，从而使金属硅化物形成在此处不连续，导致外基区电阻升高，影 响器件性能。利用过刻蚀的方式清除台阶处的绝缘侧墙111是有潜在风险的，由于在SiGe 形成后要避免热预算对器件性能的影响，绝缘侧墙111所用膜质通常为等离子体形成的氧 化膜，过度刻蚀会导致发射极与基极之间侧墙厚度不够，不足以实现绝缘。图1中的101为硅衬底，102为埋层，103为衬底隔离区，107为发射极-基极隔离 区，108为多晶硅发射极区。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法，能 在实施发射极多晶硅侧墙工艺步骤时清除基区窗口台阶处非必要的绝缘物，从而形成连续 的金属硅化物，降低基区电阻，提高器件性能。为解决上述技术问题，本发明的实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法是步骤一，在硅衬底上形成有埋层、集电区、衬底隔离区的硅片上淀积复合介质膜；步骤二，采用干法刻蚀所述复合介质膜，定义基区窗口，刻蚀停止在所述复合介质 膜的氧化膜上；
步骤三，在基区窗口界面台阶处淀积侧墙用介质膜层，采用干法刻蚀侧墙用介质 膜层形成D形侧墙，刻蚀停止在复合介质膜剩余的氧化膜上； 步骤四，利用所述复合介质膜和D形侧墙做阻挡层，湿法去除基区窗口内剩余氧 化膜，露出SiGe外延用基区；步骤五，在所述基区窗口内进行SiGe外延生长，形成SiGe基极单晶硅层和SiGe 外基区；并且由D形侧墙形成从单晶到多晶区缓变的粗糙度分布；步骤六，在所述SiGe基极单晶硅层上形成发射极_基极隔离区，SiGeNPN器件多 晶硅发射极区，发射极区多晶硅侧墙；由D形侧墙形成的基区窗口界面缓变台阶处无绝缘 物残留；步骤七，SiGe NPN器件金属硅化物形成，由D形侧墙形成的基区窗口界面缓变台 阶处金属硅化物形成连续。本发明所述的基区窗口实现方法，通过使窗口界面处台阶缓变化，从而消除后续 工艺在此处的侧墙残留，形成连续金属硅化物，有利于降低基区电阻，提高器件性能。另外 用氮化硅作侧墙，还有效利用了 SiGe在氮化硅上生长的多晶膜粗糙度低于在多晶硅上和 氧化物上的粗超度，使此处单晶与多晶界面处的粗糙度变化连续，降低单晶和多晶SiGe界 面处缺陷，从而减少缺陷，降低复合电流，提高器件性能。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是采用常规基区窗口形成工艺方法制成的器件结构示意图；图2-8是本发明的方法一实施例工艺流程示意图；图9是本发明的方法控制流程图。
具体实施例方式本发明所述的实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法是在介质膜部分打开后，氧 化膜去除之前，再淀积一层介质膜层，利用该介质膜层在基区窗口界面台阶处形成D形侧 墙；同时，利用所述D形侧墙的保护，湿法去除基区窗口内剩余氧化膜，并在短时间内外延 生长SiGe基区。D形侧墙的形成使得基区窗口界面台阶处被缓变化，SiGe外延后继续保留 由D形侧墙形成的缓变台阶，使其在后续的发射极多晶硅侧墙工艺中无绝缘物残留，从而 形成连续的金属硅化物，降低外基区电阻。结合图9所示，本发明的实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法在一具体实施例 中工艺流程如下第一步，如图2所示，在硅衬底201上形成N+埋层202，采用常规的NPN器件工艺 方法在所述N+埋层202上形成集电区(包括低阻集电区和本征集电区)204，在所述集电区 204和N+埋层202的两侧端制备衬底隔离区203。第二步，参见图3所示，复合介质膜205淀积，厚度为100 A "1000 A。该复合介质膜 205为一层氧化膜和一层多晶硅膜组成的复合介质膜，当然还可以采用其它复合介质膜； 所述复合介质膜205可以采用PVD (物理气相淀积)或CVD (化学气相淀积)工艺方法制备。第三步，参见图4所示，基区窗口多晶硅膜刻蚀。采用干法刻蚀所述复合介质膜205定义基区窗口，刻蚀停止在复合介质膜205的氧化膜上。 第四步，参见图5所示，侧墙用介质膜层淀积和刻蚀。首先在基区窗口界面台阶处 淀积氮化硅，再采用干法刻蚀形成D形侧墙211，刻蚀停止在复合介质膜205剩余的氧化膜 上。所述D形侧墙211还可以是氧化膜，氮氧化膜，或者由一层氮化膜和一层氧化膜组成的 复合介质膜。第五步，参见图6所示，基区窗口剩余氧化膜去除。利用多晶硅膜和氮化硅做阻挡 层，湿法去除基区窗口内剩余氧化膜，露出SiGe外延用基区。第六步，参见图7所示，在所述基区窗口内进行SiGe外延生长，形成SiGe基极单 晶硅层210和SiGe外基区206 ；在单晶硅区生长单晶硅，其它区域生长多晶硅，并且由D形 侧墙211形成从单晶到多晶区缓变的粗糙度分布。第七步，参见图8所示，采用常规的工艺方法，在所述SiGe基极单晶硅层210上形 成发射极-基极隔离区207，SiGe NPN器件多晶硅发射极区208，发射极区多晶硅侧墙209。 由D形侧墙211形成的基区窗口界面缓变台阶处无绝缘物残留。第八步，采用常规的金属硅化物工艺方法和连线工艺方法，完成后续的SiGe NPN 器件金属硅化物层和连线。由D形侧墙211形成的基区窗口界面缓变台阶处金属硅化物形 成连续。根据以上步骤最终形成的硅锗异质结晶体管的器件结构如图8所示。以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限 制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一，在硅衬底上形成有埋层、集电区、衬底隔离区的硅片上淀积复合介质膜； 步骤二，采用干法刻蚀所述复合介质膜，定义基区窗口，刻蚀停止在所述复合介质膜的氧化膜上；步骤三，在基区窗口界面台阶处淀积侧墙用介质膜层，再采用干法刻蚀侧墙用介质膜 层形成D形侧墙，刻蚀停止在复合介质膜剩余的氧化膜上；步骤四，利用所述复合介质膜和D形侧墙做阻挡层，湿法去除基区窗口内剩余氧化膜， 露出SiGe外延用基区；步骤五，在所述基区窗口内进行SiGe外延生长，形成SiGe基极单晶硅层和SiGe外基 区，并且由D形侧墙形成从单晶到多晶区缓变的粗糙度分布；步骤六，在所述SiGe基极单晶硅层上形成发射极-基极隔离区，SiGeNPN器件多晶硅发 射极区，发射极区多晶硅侧墙；由D形侧墙形成的基区窗口界面缓变台阶处无绝缘物残留； 步骤七，SiGe NPN器件金属硅化物形成，由D形侧墙形成的基区窗口界面缓变台阶处 金属硅化物形成连续。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述复合介质膜为一层氧化膜和一层多晶 硅膜组成的复合介质膜，厚度为ιοοΑ-ιοοοΑ。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述D形侧墙是氧化膜，氮化膜，氮氧化膜， 或者由一层氮化膜和一层氧化膜组成的复合介质膜。
全文摘要
本发明公开了一种实现硅锗异质结晶体管基区窗口的方法，在硅衬底上形成有埋层、集电区、衬底隔离区的硅片上淀积复合介质膜；采用干法刻蚀所述复合介质膜，定义基区窗口，刻蚀停止在所述复合介质膜的氧化膜上；在基区窗口打开后，复合介质膜的氧化膜去除之前，再淀积一层介质膜层，利用介质膜层在基区窗口界面台阶处形成D形侧墙；同时，利用D形侧墙的保护，湿法去除基区窗口内剩余氧化膜，并外延生长SiGe基区。采用本发明由于D形侧墙的形成使得基区窗口界面台阶处被缓变化，SiGe外延后继续保留由D形侧墙形成的缓变台阶，使其在后续的发射极多晶硅侧墙工艺中无绝缘物残留，从而形成连续的金属硅化物，降低外基区电阻，提高器件性能。
文档编号H01L21/28GK102097315SQ20091020193
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者张海芳, 徐炯 , 陈帆 申请人:上海华虹Nec电子有限公司