專利名稱：嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管及其制備方法。
背景技術：
毫米波和THZ應用將是未來無線技術發(fā)展的趨勢，如毫米波通信、THZ通信、THZ成像等。目前這些應用主要依靠三五族器件完成，其存在低集成度、高成本等缺點，而隨著技術的不斷進步，鍺硅器件及技術將成為三五族器件的競爭對手。鍺硅技術目前廣泛應用于通信、雷達及高速電路等各個方面。IBM商用鍺硅工藝Ft已達到350GHz，歐洲IHP開發(fā)的鍺硅器件Fmax在常溫下已達到500GHz。針對未來的毫米波和THZ應用，鍺硅器件的性能仍需要不斷提升，這就需要新型的鍺硅器件結構。傳統(tǒng)雙極晶體管的外基區(qū)通常采用注入的方式進行加工，所得結構的性能有缺陷，例如TED (Transient enhanced diffusion,瞬時增強擴散)效應等問題會降低器件的微波性能。一些新型的鍺硅雙極器件采用抬升基區(qū)的方法進行制備，但是所得結構中側墻下的外基區(qū)電阻會較大，從而降低了器件微波性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述的缺陷，本發(fā)明提供一種避免TED效應的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管。為達到上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，至少包括集電區(qū)、所述集電區(qū)上的基區(qū)和外基區(qū)、所述基區(qū)上的發(fā)射極、以及所述發(fā)射極兩側的側墻，所述外基區(qū)采用原位摻雜選擇性外延工藝生長而成，而且嵌入在所述集電區(qū)內(nèi)。特別是，所述外基區(qū)的一部分位于所述側墻的下方。特別是，所述外基區(qū)在所述基區(qū)上產(chǎn)生應力。另一方面，本發(fā)明提供一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，所述方法的至少包括下述步驟4. I制備第一摻雜類型的集電區(qū)；4. 2在所得結構上制備第二摻雜類型的基區(qū)；4.3在基區(qū)上依次制備第一介質(zhì)層；4. 4光刻、刻蝕去除所述第一介質(zhì)層的裸露部分形成犧牲發(fā)射極；4. 5刻蝕未被犧牲發(fā)射極覆蓋的基區(qū)，刻蝕厚度大于基區(qū)的厚度；4. 6在刻蝕所得的結構上制備第二摻雜類型的外基區(qū)；4. 7淀積第二介質(zhì)層形成平坦表面，暴露犧牲發(fā)射極的上表面；4. 8去除部分表層犧牲發(fā)射極，得到窗口 ；在所述窗口的內(nèi)側壁制備內(nèi)側墻結構；4. 9去除未被內(nèi)側墻覆蓋的犧牲發(fā)射極；4. 10淀積多晶層；4. 11去除步驟4. 10中的多晶層和步驟4. 7中第二介質(zhì)層的邊緣部分，形成發(fā)射極；4. 12在外基區(qū)和發(fā)射極表面淀積金屬，形成金屬娃化物；4. 13在所得結構上制備接觸孔，引出發(fā)射極電極和基區(qū)電極。特別是，步驟4. 2中制備基區(qū)的材質(zhì)是硅、鍺硅或者摻碳鍺硅。
特別是，步驟4. 3中第一介質(zhì)層為復合介質(zhì)層，所述復合介質(zhì)層包括淀積在基區(qū)表面的氧化硅層和淀積在氧化硅層表面的氮化硅層。特別是，步驟4. 5中刻蝕基區(qū)時向側墻下方進行鉆蝕。特別是，步驟4. 6中的外基區(qū)使用外延生長方法制備，外基區(qū)的材質(zhì)是硅，或者是鍺硅，或者是摻碳鍺硅；雜質(zhì)的摻雜濃度在1E19 lE21cm_3。特別是，步驟4. 12中淀積的金屬是鈦、鈷或鎳中的一種。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的設置有嵌入式外延基區(qū)，避免了 TED效應，同時也降低了器件的外基區(qū)電阻，使器件的性能得到提升。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法采用自對準方案實現(xiàn)了上述嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管結構，步驟簡練，成本低，操作簡易，所得結構性能良好。


圖I 圖10為本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明做詳細描述。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管至少包括集電區(qū)、集電區(qū)上的基區(qū)和外基區(qū)、基區(qū)上的發(fā)射極、以及發(fā)射極兩側的側墻。其中，外基區(qū)采用原位摻雜選擇性外延工藝生長而成，而且嵌入在所述集電區(qū)內(nèi)。優(yōu)選結構是外基區(qū)的一部分位于側墻的下方，即在制備該結構時產(chǎn)生一定的鉆蝕。而且外基區(qū)在基區(qū)上產(chǎn)生應力，此時器件性能更加。本發(fā)明不限于硅雙極晶體管，其它材料可以是鍺硅、三五族等。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的設置有嵌入式外延基區(qū)，避免了 TED效應，同時也降低了器件的外基區(qū)電阻，使器件的性能得到提升。優(yōu)選實施例本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法至少包括下述步驟如圖I所示，制備第一摻雜類型的集電區(qū)101。在集電區(qū)101上外延生長一層摻雜基區(qū)102，基區(qū)為第二摻雜類型?；鶇^(qū)102可以是硅，也可以是鍺硅。在基區(qū)102上淀積介質(zhì)層，介質(zhì)層優(yōu)選為復合介質(zhì)層。復合介質(zhì)層從下到上依次氧化硅層104和氮化硅層106。其中，氧化硅為刻蝕停止層。如圖2所示，對氮化硅層106和氧化硅層104進行光刻、刻蝕，形成犧牲發(fā)射極。如圖3所示，刻蝕外延基區(qū)102至集電區(qū)101，形成刻蝕結構110。采用這一方案的主要目的是降低TED效應。為降低外基區(qū)電阻，刻蝕厚度大于外延基區(qū)102層厚度。最好有一定程度的鉆蝕，這樣可以進一步降低外基區(qū)電阻。如圖4所示，選擇性外延一層外基區(qū)120，原位摻雜。該外延層可以是硅，也可以是鍺硅。為降低外基區(qū)電阻，摻雜濃度要盡量高，一般應在1E19 lE21cm_3。如圖5所示，淀積氧化硅層112，采用CMP或者回刻的方法進行平坦化，將犧牲發(fā)射極的氮化娃層106暴露出來。如圖6所示，濕法腐蝕掉犧牲發(fā)射極的氮化硅層106，然后淀積一層氮化硅，各向異性刻蝕成內(nèi)側墻114。如圖7所示，選擇性干法刻蝕或者濕法腐蝕掉發(fā)射極窗口沒有被內(nèi)側墻114覆蓋的氧化硅層104。如圖8所示，在所得結構上淀積多晶層124。如圖9所示，依次對多晶層124和氧化硅層112進行光刻、刻蝕，形成發(fā)射極。
如圖10所示，在外基區(qū)120和發(fā)射極表面淀積金屬，經(jīng)過退火形成金屬硅化物結構128。所淀積的金屬可以是鈦、鈷或鎳中的一種，但不限于以上金屬。在所得結構上制備接觸孔，引出發(fā)射極電極和基區(qū)電極。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法實現(xiàn)了上述嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管結構，步驟簡練，成本低，操作簡易，所得結構性能良好。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.ー種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，至少包括集電區(qū)、所述集電區(qū)上的基區(qū)和外基區(qū)、所述基區(qū)上的發(fā)射極、以及所述發(fā)射極兩側的側墻，其特征在于所述外基區(qū)采用原位摻雜選擇性外延エ藝生長而成，而且嵌入在所述集電區(qū)內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求I所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，其特征在于，所述外基區(qū)的一部分位于所述側墻的下方。
3.根據(jù)權利要求I所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，其特征在于，所述外基區(qū)在所述基區(qū)上產(chǎn)生應力。
4.ー種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，其特征在于，所述方法的至少包括下述步驟 4. I制備第一摻雜類型的集電區(qū)； 4. 2在所得結構上制備第二摻雜類型的基區(qū)； 4. 3在基區(qū)上依次制備第一介質(zhì)層； 4. 4光刻、刻蝕去除所述第一介質(zhì)層的裸露部分形成犧牲發(fā)射極； 4. 5刻蝕未被犧牲發(fā)射極覆蓋的基區(qū)，刻蝕厚度大于基區(qū)的厚度； 4. 6在刻蝕所得的結構上制備第二摻雜類型的外基區(qū)； 4. 7淀積第二介質(zhì)層形成平坦表面，暴露犧牲發(fā)射極的上表面； 4. 8去除部分表層犧牲發(fā)射極，得到窗ロ ；在所述窗ロ的內(nèi)側壁制備內(nèi)側墻結構； 4. 9去除未被內(nèi)側墻覆蓋的犧牲發(fā)射極； 4. 10淀積多晶層； 4. 11去除步驟4. 10中的多晶層和步驟4. 7中第二介質(zhì)層的邊緣部分，形成發(fā)射極； 4.12在外基區(qū)和發(fā)射極表面淀積金屬，形成金屬硅化物； 4.13在所得結構上制備接觸孔，引出發(fā)射極電極和基區(qū)電極。
5.根據(jù)權利要求4所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，其特征在干，步驟4. 2中制備基區(qū)的材質(zhì)是硅、鍺硅或者摻碳鍺硅。
6.根據(jù)權利要求4所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，其特征在干，步驟4. 3中第一介質(zhì)層為復合介質(zhì)層，所述復合介質(zhì)層包括淀積在基區(qū)表面的氧化硅層和淀積在氧化娃層表面的氮化娃層。
7.根據(jù)權利要求4所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，其特征在干，步驟4. 5中刻蝕基區(qū)時向側墻下方進行鉆蝕。
8.根據(jù)權利要求4所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，其特征在干，步驟4. 6中的外基區(qū)使用外延生長方法制備，外基區(qū)的材質(zhì)是硅，或者是鍺硅，或者是摻碳鍺硅；雜質(zhì)的摻雜濃度在1E19 lE21cm_3。
9.根據(jù)權利要求4所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法，其特征在干，步驟4. 12中淀積的金屬是鈦、鈷或鎳中的ー種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，為解決現(xiàn)有結構存在TED效應問題而設計。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管至少包括集電區(qū)、集電區(qū)上的基區(qū)和外基區(qū)、基區(qū)上的發(fā)射極、以及發(fā)射極兩側的側墻，所述外基區(qū)采用原位摻雜選擇性外延工藝生長而成，而且嵌入在集電區(qū)內(nèi)。外基區(qū)的一部分位于側墻的下方。外基區(qū)在基區(qū)上產(chǎn)生應力。本發(fā)明提供一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管避免了TED效應，同時也降低了器件的外基區(qū)電阻，使器件的性能得到提升。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法實現(xiàn)了上述嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管結構，步驟簡練，成本低，操作簡易，所得結構性能良好。
文檔編號H01L29/732GK102651384SQ201210153410
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權日2012年5月16日
發(fā)明者付軍, 劉志弘, 吳正立, 崔杰, 張偉, 李高慶, 王玉東, 許平, 趙悅 申請人:清華大學