锗硅异质结晶体管及其制造方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种锗硅异质结晶体管及其制造方法。

背景技术：

1、sige异质结双极性晶体管(hbt)具有优良的高频特性，在高频电路等领域有很大的应用需求。与ⅲ-ⅴ族射频器件相比，sige hbt器件的机械性能和导热性好，而且制造成本较低。此外，sige hbt器件可与cmos技术兼容，生产上更具灵活性。所以，sige hbt器件一直受到科研院所和公司的重视，其理论研究和生产制造都在不断发展。

2、目前，sige hbt器件制备方式通常包括：基于传统的双层多晶硅自对准工艺(dpsa)制造sige hbt和基于牺牲层自对准工艺(slsa)制造sige hbt，其中，基于牺牲层自对准工艺(slsa)制造sige hbt的工艺中，即使是先形成锗硅层，后形成外基区多晶硅层，但是由于在形成锗硅层之后通常会使用到干法刻蚀工艺去除牺牲层等其他膜层，干法刻蚀工艺容易导致锗硅层受到损伤，从而影响后续锗硅层上的外基区导电层(多晶硅层)的外延，也导致基于slsa的器件结构的外基区与基区的连接电阻较大；

3、进一步的，基于传统的双层多晶硅自对准工艺(dpsa)制造的sige hbt器件是量产产品中性能比较高的，但是，传统的双层多晶硅自对准工艺(dpsa)工艺中通常是先生长外基区多晶硅层，后形成锗硅层，这导致锗硅层一边是通过锗硅层自上而下外延，一边是通过硅衬底自下而上外延，导致最终形成的锗硅层存在大量的晶体缺陷，导致基于dpsa的器件结构的外基区与基区的连接电阻较大从而限制了其性能的进一步提升。

技术实现思路

1、本申请提供了一种锗硅异质结晶体管及其制造方法，可以解决锗硅层因后续的干法刻蚀工艺受到损伤从而影响后续外基区导电层的外延、外基区与基区的连接电阻较大等问题中的至少一个问题。

2、一方面，本申请实施例提供了一种锗硅异质结晶体管的制造方法，包括：

3、提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟槽隔离结构，所述衬底上依次形成有锗硅层、第一介质层和第二介质层；

4、刻蚀所述第二介质层至所述第一介质层表面以形成第一开口；

5、去除所述第一开口底部的部分所述第一介质层以形成第二开口；

6、形成第一多晶硅层，所述第一多晶硅层填充所述第二开口和所述第一开口以及覆盖所述第二介质层；

7、刻蚀所述浅沟槽隔离结构上方的所述第一多晶硅层、所述第二介质层至所述第一介质层；

8、形成第三介质层，所述第三介质层覆盖所述第二介质层侧面、所述第一介质层和所述第一多晶硅层；

9、去除所述第一介质层表面的所述第三介质层；

10、采用湿法刻蚀工艺去除所述浅沟槽隔离结构上方的第一介质层以及去除所述第二介质层底部的部分所述第一介质层，此时，所述第三介质层和所述锗硅层之间形成一第三开口；

11、形成第二多晶硅层，所述第二多晶硅层填充所述第三开口以及覆盖所述锗硅层；以及

12、去除所述第一多晶硅层顶部的所述第三介质层。

13、可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制造方法中，去除所述第一多晶硅层顶部的所述第三介质层之后，所述锗硅异质结晶体管的制造方法还包括：

14、刻蚀远离所述第一多晶硅层的部分所述第二多晶硅层和部分所述锗硅层至所述浅沟槽隔离结构。

15、可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制造方法中，采用湿法刻蚀工艺去除所述第一开口底部的部分所述第一介质层以形成第二开口。

16、可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制造方法中，在采用湿法刻蚀工艺去除所述浅沟槽隔离结构上方的第一介质层以及去除所述第二介质层底部的部分所述第一介质层之后，剩余的所述第一介质层的宽度为

17、可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制造方法中，采用选择性生长工艺形成所述第二多晶硅层。

18、可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制造方法中，所述第一介质层的材质为氧化硅。

19、可选的，在所述锗硅异质结晶体管的制造方法中，所述第二介质层的材质和所述第三介质层的材质均为氮化硅。

20、另一方面，本申请实施例还提供了一种锗硅异质结晶体管，包括：

21、衬底，所述衬底中形成有浅沟槽隔离结构，所述衬底上形成有锗硅层；

22、第一介质层，所述第一介质层位于所述锗硅层上，其中，所述第一介质层中形成有第二开口；

23、第二多晶硅层，所述第二多晶硅层位于所述第一介质层侧的锗硅层上；

24、第二介质层，所述第二介质层位于所述第一介质层和所述第二多晶硅层上，其中，所述第二介质层中形成有第一开口，所述第一开口位于所述第二开口的上方；

25、第一多晶硅层，所述第一多晶硅层填充所述第二开口和所述第一开口以及覆盖所述第二介质层；以及

26、第三介质层，所述第三介质层位于所述第二多晶硅层上且覆盖所述第二介质层侧面和所述第一多晶硅层侧面。

27、本申请技术方案，至少包括如下优点：

28、第一，本申请基于非选择性sige工艺，利用第一介质层作为外基区牺牲层，利用干法刻蚀在第二介质层中打开发射极窗口，然后做发射极多晶硅层(第一多晶硅层)外延，接着通过湿法刻蚀工艺去除部分第一介质层形成最终的侧墙(最终剩余的第一介质层)，本申请提供的制备方法可以降低对基区锗硅层界面的损伤，有利于后续锗硅层上的外基区导电层(第二多晶硅层)的选择性外延，提高了外基区导电层的晶体质量，同时，也有助于增大发射区内的单晶区域从而提升器件性能。

29、第二，本申请通过先在衬底表面形成锗硅层，然后在锗硅层上形成牺牲层(第一介质层)，最后在部分牺牲层所在位置自下而上外延形成外基区的第二多晶硅层，本申请利用牺牲层自对准工艺(slsa)既可以简化基区锗硅层与外基区第二多晶硅层的连接工艺，降低了器件制备的难度，提升了器件的制备效率，又可以提高外基区导电层的晶体质量，降低了外基区与基区的连接电阻，提升了器件性能。

30、第三，本申请通过先在衬底表面形成锗硅层，然后在锗硅层上形成牺牲层(第一介质层)，最后在部分牺牲层所在位置自下而上外延形成外基区的第二多晶硅层，可以避免外基区的第二多晶硅层受到形成发射极(第一多晶硅层)等步骤中的热过程的影响，从而避免了第二多晶硅层中杂质的过渡扩散，提高了器件的稳定性和可靠性。

技术特征：

1.一种锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，去除所述第一多晶硅层顶部的所述第三介质层之后，所述锗硅异质结晶体管的制造方法还包括：

3.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺去除所述第一开口底部的部分所述第一介质层以形成第二开口。

4.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，在采用湿法刻蚀工艺去除所述浅沟槽隔离结构上方的第一介质层以及去除所述第二介质层底部的部分所述第一介质层之后，剩余的所述第一介质层的宽度为

5.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，采用选择性生长工艺形成所述第二多晶硅层。

6.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一介质层的材质为氧化硅。

7.根据权利要求1所述的锗硅异质结晶体管的制造方法，其特征在于，所述第二介质层的材质和所述第三介质层的材质均为氮化硅。

8.一种锗硅异质结晶体管，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供一种锗硅异质结晶体管及其制造方法，其中制造方法包括：提供一衬底，衬底上依次形成有锗硅层、第一介质层和第二介质层；形成第一开口；形成第二开口；在第二开口、第一开口中以及第二介质层上形成第一多晶硅层；刻蚀STI上方的第一多晶硅层、第二介质层；形成第三介质层；去除第一介质层表面的第三介质层；采用湿法刻蚀工艺去除STI上方的第一介质层以及去除第二介质层底部的部分第一介质层；形成第二多晶硅层；去除第一多晶硅层顶部的第三介质层。本申请通过湿法刻蚀工艺去除部分第一介质层形成最终的侧墙，可以降低对基区锗硅层界面的损伤，有利于后续锗硅层上的外基区导电层的外延。

技术研发人员：刘丙永,陈曦,黄景丰,杨继业
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15