專(zhuān)利名稱：自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管。本發(fā)明還涉及自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法。
背景技術(shù)：
在射頻應(yīng)用中，需要越來(lái)越高的器件特征頻率，RFCMOS雖然在先進(jìn)的工藝技術(shù)中可實(shí)現(xiàn)較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實(shí)現(xiàn)40GHz以上的特征頻率，而且先進(jìn)工藝的研發(fā)成本也是非常高；化合物半導(dǎo)體可實(shí)現(xiàn)非常高的特征頻率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺點(diǎn)，加上大多數(shù)化合物半導(dǎo)體有毒，限制了其應(yīng)用。鍺硅(SiGe)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)則是超高頻器件的很好選擇，首先其利用SiGe與硅(Si)的能帶差別，提高發(fā)射區(qū)的載流子注入效率，增大器件的電流放大倍數(shù)；其次利用SiGe基區(qū)的高摻雜，降低基區(qū)電阻，提高特征頻率；另外SiGe工藝基本與硅工藝相兼容，因此SiGe HBT已經(jīng)成為超高頻器件的主力軍?，F(xiàn)有的SiGe HBT采用高摻雜的集電區(qū)埋層，以降低集電區(qū)電阻，采用高濃度高能量N型注入，連接集電區(qū)埋層，形成集電極引出端(collector pick-up)。集電區(qū)埋層上外延中低摻雜的集電區(qū)，在位P型摻雜的SiGe外延形成基區(qū)，然后重N型摻雜多晶硅構(gòu)成發(fā)射極，最終完成HBT的制作。在發(fā)射區(qū)窗口打開(kāi)時(shí)可選擇中心集電區(qū)局部離子注入，調(diào)節(jié)HBT的擊穿電壓和特征頻率。另外采用深槽隔離降低集電區(qū)和襯底之間的寄生電容，改善HBT的頻率特性。該器件工藝成熟可靠，但主要缺點(diǎn)有:1、集電區(qū)外延成本高；2、c0llect0rpick-up的形成靠高劑量、大能量的離子注入，才能將集電區(qū)埋層引出，因此所占器件面積很大；3、深槽隔離工藝復(fù)雜，而且成本較高；4、HBT工藝的光刻層數(shù)較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，能實(shí)現(xiàn)發(fā)射區(qū)和外基區(qū)之間的良好對(duì)準(zhǔn)，能減少發(fā)射區(qū)和外基區(qū)的耦合區(qū)域、從而能降低發(fā)射區(qū)和基區(qū)間的寄生電容，最后能提高器件的頻率特性和性能。為此，本發(fā)明還提供一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制造方法，能實(shí)現(xiàn)外基區(qū)的自對(duì)準(zhǔn)注入，從而能夠節(jié)省形成外基區(qū)的光刻層；發(fā)射區(qū)采用全面刻蝕工藝形成，也能節(jié)省一層光刻掩模板，降低工藝成本和復(fù)雜度。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場(chǎng)氧隔離，自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管包括:一集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場(chǎng)氧底部的深度?！I埋層，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的淺槽場(chǎng)氧底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層還延伸到所述有源區(qū)中并和所述集電區(qū)的底部相接觸，在所述贗埋層頂部的所述淺槽場(chǎng)氧中形成有深孔接觸，該深孔接觸引出集電極。一 P型摻雜的基區(qū)，所述基區(qū)由形成于所述有源區(qū)上方的基區(qū)外延層組成，所述基區(qū)和所述集電區(qū)形成接觸，所述基區(qū)還延伸到所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧上。一發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以外的區(qū)域?yàn)橥饣鶇^(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)。所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸；在所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)壁上形成有氮化膜內(nèi)側(cè)墻，所述發(fā)射區(qū)窗口將所述基區(qū)露出。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交使所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)和所述有源區(qū)的位置能交疊。一發(fā)射區(qū)，由N型多晶硅組成，所述發(fā)射區(qū)的多晶硅完全填充所述發(fā)射區(qū)窗口并和所述發(fā)射區(qū)窗口底部的所述基區(qū)接觸；在所述發(fā)射區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出發(fā)射極。根據(jù)形成于所述硅襯底上的位置不同所述基區(qū)分為本征基區(qū)和外基區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)、所述本征基區(qū)外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)；所述外基區(qū)的P型摻雜雜質(zhì)還包括自對(duì)準(zhǔn)注入雜質(zhì)，所述自對(duì)準(zhǔn)注入雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)的阻擋區(qū)域?yàn)樗霭l(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域；在所述外基區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出基極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述基區(qū)的基區(qū)外延層的成分為Si，SiGe, SiGeC0進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層為氧化膜、或?yàn)檠趸ず偷ば纬傻膹?fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的厚度為0.1微米 0.3微米。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述發(fā)射區(qū)的寬度為0.2微米 0.4微米；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面之間的寬度為0.1微米 0.2微米。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述發(fā)射區(qū)僅由填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述多晶硅組成，在所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層上沒(méi)有所述多晶硅。進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述發(fā)射區(qū)和所述外基區(qū)的表面都覆蓋有硅化物。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法包括如下步驟:步驟一、在硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)。步驟二、在所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺溝槽的底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層；所述贗埋層還延伸到所述有源區(qū)中。步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場(chǎng)氧。步驟四、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場(chǎng)氧底部的深度，所述集電區(qū)和延伸到所述有源區(qū)中所述贗埋層相接觸。步驟五、淀積P型摻雜的基區(qū)外延層，光刻刻蝕所述基區(qū)外延層形成基區(qū)，所述基區(qū)位于所述有源區(qū)上方并和所述集電區(qū)相接觸，所述基區(qū)還延伸上所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧上。步驟六、淀積發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層和所述基區(qū)接觸并延伸到所述基區(qū)外部的所述淺槽場(chǎng)氧上。步驟七、采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以外的區(qū)域?yàn)橥饣鶇^(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)；所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交；所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)的底部還保留有一定厚度的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，使所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)底部的所述基區(qū)不露出；位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)、所述本征基區(qū)外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)。步驟八、在形成有所述發(fā)射區(qū)窗口的所述硅襯底上淀積第一介質(zhì)膜，所述第一介質(zhì)膜厚度滿足使所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面上的所述第一介質(zhì)膜在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并，所述第一介質(zhì)膜對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的濕法刻蝕選擇比要大于I。步驟九、對(duì)所述第一介質(zhì)膜進(jìn)行濕法回刻，控制濕法回刻量將所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述第一介質(zhì)膜全部去除、而使所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)部的所述第一介質(zhì)膜保留。步驟十、在所述外基區(qū)中進(jìn)行P型雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)注入，該自對(duì)準(zhǔn)注入的阻擋層由所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層和所述第一介質(zhì)膜組成。步驟十一、采用濕法刻蝕工藝將所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)的所述第一介質(zhì)膜全部去除。步驟十二、在去除所述第一介質(zhì)膜的所述硅襯底上淀積第二氮化膜，所述第二氮化膜覆蓋于所述發(fā)射區(qū)窗口的底部表面和側(cè)部表面、以及所述發(fā)射區(qū)窗口的外部；所述第二氮化膜厚度滿足使所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面上的所述第二氮化膜不會(huì)在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并。步驟十三、對(duì)所述第二氮化膜進(jìn)行回刻，將所述發(fā)射區(qū)窗口外部和底部表面的所述第二氮化膜去除，在所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面形成由剩余的所述第二氮化膜組成的氮化膜內(nèi)側(cè)墻。步驟十四、采用光刻膠形成的掩膜，用濕法刻蝕工藝將所述發(fā)射區(qū)窗口底部保留的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層完全去除并將所述基區(qū)露出。步驟十五、在所述硅襯底上全面淀積發(fā)射極多晶硅；所述發(fā)射極多晶硅的厚度滿足將所述發(fā)射區(qū)窗口完全填充，所述發(fā)射極多晶硅在所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)和所述基區(qū)接觸。步驟十六、對(duì)所述發(fā)射極多晶硅進(jìn)行回刻，將所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述發(fā)射極多晶硅全部去除，剩余的所述發(fā)射極多晶硅僅填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中，并由填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述發(fā)射極多晶硅組成發(fā)射區(qū)；對(duì)所述發(fā)射區(qū)的所述發(fā)射極多晶硅進(jìn)行N型尚子注入摻雜。步驟十七、在所述贗埋層頂部的淺槽場(chǎng)氧中形成深孔接觸引出所述集電極；在所述發(fā)射區(qū)頂部形成金屬接觸引出發(fā)射極；在所述外基區(qū)的頂部形成金屬接觸引出基極。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟六中所淀積的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層為氧化膜、或?yàn)檠趸ず偷ば纬傻膹?fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的厚度為0.1微米 0.3微米；步驟七中所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)的底部還保留的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的厚度為0.01微米 0.03微米。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟八中所述第一介質(zhì)膜為氮化膜、氧化膜、或氮氧化膜；所述第一介質(zhì)膜的厚度為0.05微米 0.3微米；步驟九中回刻后所述發(fā)射區(qū)窗口中保留的所述第一介質(zhì)膜的厚度為0.03微米 0.2微米。進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟十六中對(duì)所述發(fā)射極多晶硅的回刻為全面回刻，不采用光刻掩模；采用終點(diǎn)刻蝕檢測(cè)，使刻蝕停在所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層上，保證所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層上的多晶硅被刻蝕干凈。本發(fā)明具有如下有益效果:1、本發(fā)明通過(guò)發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層定義出發(fā)射區(qū)窗口和外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)，能實(shí)現(xiàn)發(fā)射區(qū)和外基區(qū)之間的良好對(duì)準(zhǔn)，再加上發(fā)射區(qū)僅由形成于發(fā)射區(qū)窗口中的多晶硅組成，能減少發(fā)射區(qū)和外基區(qū)的耦合區(qū)域、從而能降低發(fā)射區(qū)和基區(qū)間的寄生電容，最后能提高器件的頻率特性和性能。2、本發(fā)明方法中的外基區(qū)注入為自對(duì)準(zhǔn)注入，從而能夠節(jié)省形成外基區(qū)的光刻層，降低工藝成本。3、本發(fā)明方法中形成發(fā)射區(qū)時(shí)對(duì)發(fā)射極多晶硅進(jìn)行的回刻為全面回刻，也能節(jié)省一層光刻掩模板，降低工藝成本和復(fù)雜度。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:圖1是本發(fā)明實(shí)施例自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A-圖2L是本發(fā)明實(shí)施例自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法的各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場(chǎng)氧2隔離也即為一淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)，包括:一集電區(qū)4，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)4深度大于所述淺槽場(chǎng)氧2底部的深度。一贗埋層1，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的淺槽場(chǎng)氧2底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層I還延伸到所述有源區(qū)中并和所述集電區(qū)4的底部相接觸，在所述贗埋層I頂部的所述淺槽場(chǎng)氧2中形成有深孔接觸13，該深孔接觸13引出集電極。一 P型摻雜的基區(qū)，所述基區(qū)由形成于所述有源區(qū)上方的基區(qū)外延層組成，所述基區(qū)的基區(qū)外延層的成分為Si，SiGe, SiGeC0所述基區(qū)和所述集電區(qū)4形成接觸，所述基區(qū)還延伸到所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧2上。在所述基區(qū)的延伸段和所述淺槽場(chǎng)氧2之間還形成有基區(qū)窗口介質(zhì)層3，該基區(qū)窗口介質(zhì)層3圍成一基區(qū)窗口并定義出所述基區(qū)區(qū)域。一發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6為氧化膜、或?yàn)檠趸ず偷ば纬傻膹?fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的厚度為0.1微米 0.3微米。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面以外的區(qū)域?yàn)橥饣鶇^(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面之間的寬度為0.1微米 0.2微米。
所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸；在所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)壁上形成有氮化膜內(nèi)側(cè)墻9，所述發(fā)射區(qū)窗口將所述基區(qū)露出。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交使所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)和所述有源區(qū)的位置能交疊。一發(fā)射區(qū)10，所述發(fā)射區(qū)10僅由完全填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中的N型多晶硅組成，在所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6上沒(méi)有所述多晶硅，在所述發(fā)射區(qū)10表面覆蓋有硅化物11。所述發(fā)射區(qū)10和所述發(fā)射區(qū)窗口底部的所述基區(qū)接觸；所述發(fā)射區(qū)10的寬度為0.2微米 0.4微米。在所述發(fā)射區(qū)10上形成有金屬接觸12，該金屬接觸12引出發(fā)射極。根據(jù)形成于所述硅襯底上的位置不同所述基區(qū)分為本征基區(qū)5a和外基區(qū)5b，位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)5a、所述本征基區(qū)5a外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)5b ;所述外基區(qū)5b的P型摻雜雜質(zhì)還包括自對(duì)準(zhǔn)注入雜質(zhì)，所述自對(duì)準(zhǔn)注入雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)的阻擋區(qū)域?yàn)樗霭l(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域。在所述外基區(qū)5b的表面覆蓋有硅化物11。在所述外基區(qū)5b上形成有金屬接觸12，該金屬接觸12引出基極。最后通過(guò)金屬層14實(shí)現(xiàn)器件的互連。如圖2A至圖2L所示，是本發(fā)明實(shí)施例自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法的各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法包括如下步驟:步驟一、如圖2A所示，在硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)。步驟二、如圖2A所示，在所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺溝槽的底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層I;所述贗埋層I還延伸到所述有源區(qū)中。步驟三、如圖2A所示，在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場(chǎng)氧2。步驟四、如圖2A所示，在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)4，所述集電區(qū)4深度大于所述淺槽場(chǎng)氧2底部的深度，所述集電區(qū)4和延伸到所述有源區(qū)中所述贗埋層I相接觸。步驟五、如圖2A所示,在所述硅襯底上淀積厚度為0.02微米 0.08微米的基區(qū)窗口介質(zhì)層3，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述基區(qū)窗口介質(zhì)層3進(jìn)行刻蝕形成基區(qū)窗口 ；所述基區(qū)窗口位于所述有源區(qū)上方、且尺寸大于或等于所述有源區(qū)尺寸。所述基區(qū)窗口定義出基區(qū)區(qū)域，并將所述集電區(qū)4露出。所述基區(qū)窗口介質(zhì)層3能為氧化膜。如圖2B所示，淀積P型摻雜的基區(qū)外延層，所述基區(qū)的基區(qū)外延層的成分為Si，SiGe, SiGeC0進(jìn)行光刻刻蝕所述基區(qū)外延層形成基區(qū)，所述基區(qū)位于所述有源區(qū)上方并和所述集電區(qū)4相接觸，所述基區(qū)還延伸上所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧2上。步驟六、如圖2C所示，淀積發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6和所述基區(qū)接觸并延伸到所述基區(qū)外部的所述淺槽場(chǎng)氧2上。所淀積的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6為氧化膜、或?yàn)檠趸ず偷ば纬傻膹?fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的厚度為0.1微米 0.3微米。步驟七、如圖2D所示，采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面以外的區(qū)域?yàn)橥饣鶇^(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面之間的寬度為
0.1微米 0.2微米。所述發(fā)射區(qū)窗口的寬度為0.3微米 0.5微米。所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸。所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交。所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)的底部還保留有一定厚度如0.01微米 0.03微米的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6，使所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)底部的所述基區(qū)不露出；位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)5a、所述本征基區(qū)5a外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)5b。步驟八、如圖2E所示，在形成有所述發(fā)射區(qū)窗口的所述硅襯底上淀積第一介質(zhì)膜7，所述第一介質(zhì)膜7厚度滿足使所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面上的所述第一介質(zhì)膜7在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并。所述第一介質(zhì)膜7對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的濕法刻蝕選擇比要大于1、且所述第一介質(zhì)膜7選擇氮化膜、氧化膜、或氮氧化膜中的一種。所述第一介質(zhì)膜7的厚度能為0.05微米 0.3微米，具體厚度還滿足使所述第一介質(zhì)膜7在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并，合并后，位于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述第一介質(zhì)膜7的厚度基本上等于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的厚度加上在平坦區(qū)域淀積的所述第一介質(zhì)膜7的厚度。步驟九、如圖2F所示，對(duì)所述第一介質(zhì)膜7進(jìn)行濕法回刻，由于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述第一介質(zhì)膜7的厚度要厚，控制濕法回刻量能將所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述第一介質(zhì)膜7全部去除、而使所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)部的所述第一介質(zhì)膜7保留。回刻后所述發(fā)射區(qū)窗口中保留的所述第一介質(zhì)膜7的厚度為0.03微米 0.2微米。步驟十、如圖2F所示，在所述外基區(qū)5b中進(jìn)行P型雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)注入，該自對(duì)準(zhǔn)注入的阻擋層由所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面以內(nèi)的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6和所述第一介質(zhì)膜7組成。所述外基區(qū)5b的自對(duì)準(zhǔn)注入的注入雜質(zhì)為硼或氟化硼、注入能量為3kev 20kevo步驟十一、如圖2G所示，采用濕法刻蝕工藝將所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)的所述第一介質(zhì)月旲7全部去除。步驟十二、如圖2G所示，在去除所述第一介質(zhì)膜7的所述硅襯底上淀積第二氮化膜9，所述第二氮化膜9覆蓋于所述發(fā)射區(qū)窗口的底部表面和側(cè)部表面、以及所述發(fā)射區(qū)窗口的外部。所述第一介質(zhì)膜9的厚度能為0.02微米 0.15微米，所述第二氮化膜9厚度同時(shí)還有滿足使所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面上的所述第二氮化膜9不會(huì)在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并。步驟十三、如圖2H所示，對(duì)所述第二氮化膜9進(jìn)行回刻，將所述發(fā)射區(qū)窗口外部和底部表面的所述第二氮化膜9去除，在所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面形成由剩余的所述第二氮化膜9組成的氮化膜內(nèi)側(cè)墻9。在所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的外側(cè)面也形成有側(cè)墻。形成內(nèi)側(cè)墻9后，所述發(fā)射區(qū)窗口底部寬度決定了發(fā)射區(qū)的寬度，該寬度為0.2微米 0.4微米。步驟十四、如圖21所示，采用光刻膠形成的掩膜，用濕法刻蝕工藝將所述發(fā)射區(qū)窗口底部保留的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6完全去除并將所述本征基區(qū)5a露出。步驟十五、如圖2J所示，在所述硅襯底上全面淀積發(fā)射極多晶硅IOa ;所述發(fā)射極多晶硅IOa的厚度為0.3微米 0.8微米，該厚度還要滿足將所述發(fā)射區(qū)窗口完全填充，所述發(fā)射極多晶硅在所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)和所述基區(qū)接觸。上述所述發(fā)射極多晶硅的厚度能使所述發(fā)射區(qū)窗口中的的所述發(fā)射極多晶硅IOa的厚度基本上等于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6的厚度加上在平坦區(qū)域淀積的所述發(fā)射極多晶硅IOa的厚度。步驟十六、如圖2K所示，不采用光刻掩模，對(duì)所述發(fā)射極多晶硅IOa進(jìn)行全面回刻；采用終點(diǎn)刻蝕檢測(cè)，使刻蝕停在所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6上，保證所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層6上的多晶硅被刻蝕干凈?？涛g后，所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述發(fā)射極多晶硅IOa全部去除，剩余的所述發(fā)射極多晶硅IOa僅填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中，并由填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述發(fā)射極多晶硅IOa組成發(fā)射區(qū)10 ;之后，再對(duì)所述發(fā)射區(qū)10的所述發(fā)射極多晶硅進(jìn)行N型離子注入摻雜。如圖2L所示,在所述發(fā)射區(qū)10和所述外基區(qū)5b表面形成金屬硅化物。步驟十七、如圖1所示，在所述贗埋層I頂部的淺槽場(chǎng)氧2中形成深孔接觸13引出所述集電極；在所述發(fā)射區(qū)10頂部形成金屬接觸12引出發(fā)射極；在所述外基區(qū)5b的頂部形成金屬接觸12引出基極。最后形成金屬層14實(shí)現(xiàn)器件的互連。以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場(chǎng)氧隔離，其特征在于，自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管包括: 一集電區(qū)，由形成于所述有源區(qū)中的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場(chǎng)氧底部的深度； 一贗埋層，由形成于所述有源區(qū)兩側(cè)的淺槽場(chǎng)氧底部的N型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層還延伸到所述有源區(qū)中并和所述集電區(qū)的底部相接觸，在所述贗埋層頂部的所述淺槽場(chǎng)氧中形成有深孔接觸，該深孔接觸引出集電極； 一 P型摻雜的基區(qū)，所述基區(qū)由形成于所述有源區(qū)上方的基區(qū)外延層組成，所述基區(qū)和所述集電區(qū)形成接觸，所述基區(qū)還延伸到所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧上； 一發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以外的區(qū)域?yàn)橥饣鶇^(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)； 所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸；在所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)壁上形成有氮化膜內(nèi)側(cè)墻，所述發(fā)射區(qū)窗口將所述基區(qū)露出； 所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交使所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)和所述有源區(qū)的位置能交疊； 一發(fā)射區(qū)，由N型多晶硅組成，所述發(fā)射區(qū)的多晶硅完全填充所述發(fā)射區(qū)窗口并和所述發(fā)射區(qū)窗口底部的所述基區(qū)接觸；在所述發(fā)射區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出發(fā)射極； 根據(jù)形成于所述硅襯底上的位置不同所述基區(qū)分為本征基區(qū)和外基區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)、所述本征基區(qū)外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)；所述外基區(qū)的P`型摻雜雜質(zhì)還包括自對(duì)準(zhǔn)注入雜質(zhì)，所述自對(duì)準(zhǔn)注入雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)的阻擋區(qū)域?yàn)樗霭l(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域；在所述外基區(qū)上形成有金屬接觸，該金屬接觸引出基極。
2.如權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，其特征在于:所述基區(qū)的基區(qū)外延層的成分為 Si, SiGe, SiGeC0
3.如權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，其特征在于:所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層為氧化膜、或?yàn)檠趸ず偷ば纬傻膹?fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的厚度為0.1微米 0.3微米。
4.如權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，其特征在于:所述發(fā)射區(qū)的寬度為0.2微米 0.4微米；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面之間的寬度為0.1微米 0.2微米。
5.如權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，其特征在于:所述發(fā)射區(qū)僅由填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述多晶硅組成，在所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層上沒(méi)有所述多晶娃。
6.如權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，其特征在于:在所述發(fā)射區(qū)和所述外基區(qū)的表面都覆蓋有硅化物。
7.一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟一、在硅襯底上形成淺溝槽和有源區(qū)； 步驟二、在所述有源區(qū)周側(cè)的所述淺溝槽的底部的進(jìn)行N型離子注入形成贗埋層；所述贗埋層還延伸到所述有源區(qū)中； 步驟三、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場(chǎng)氧； 步驟四、在所述有源區(qū)中進(jìn)行N型離子注入形成集電區(qū)，所述集電區(qū)深度大于所述淺槽場(chǎng)氧底部的深度，所述集電區(qū)和延伸到所述有源區(qū)中所述贗埋層相接觸； 步驟五、淀積P型摻雜的基區(qū)外延層，光刻刻蝕所述基區(qū)外延層形成基區(qū)，所述基區(qū)位于所述有源區(qū)上方并和所述集電區(qū)相接觸，所述基區(qū)還延伸上所述有源區(qū)外側(cè)的所述淺槽場(chǎng)氧上； 步驟六、淀積發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層和所述基區(qū)接觸并延伸到所述基區(qū)外部的所述淺槽場(chǎng)氧上； 步驟七、采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層包括內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面并組成一圍繞式結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的內(nèi)側(cè)面圍成的區(qū)域?yàn)榘l(fā)射區(qū)窗口，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以外的區(qū)域?yàn)橥饣鶇^(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)；所述發(fā)射區(qū)窗口位于所述有源區(qū)的正上方、且所述發(fā)射區(qū)窗口的尺寸小于或等于所述有源區(qū)尺寸；所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面和所述有源區(qū)相交；所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)的底部還保留有一定厚度的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層，使所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)底部的所述基區(qū)不露出；位于所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)區(qū)域的所述基區(qū)為所述本征基區(qū)、所述本征基區(qū)外部的所述基區(qū)為所述外基區(qū)；步驟八、在形成有所述發(fā)射區(qū)窗 口的所述硅襯底上淀積第一介質(zhì)膜，所述第一介質(zhì)膜厚度滿足使所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面上的所述第一介質(zhì)膜在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并，所述第一介質(zhì)膜對(duì)所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的濕法刻蝕選擇比要大于I ; 步驟九、對(duì)所述第一介質(zhì)膜進(jìn)行濕法回刻，控制濕法回刻量將所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述第一介質(zhì)膜全部去除、而使所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)部的所述第一介質(zhì)膜保留； 步驟十、在所述外基區(qū)中進(jìn)行P型雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)注入，該自對(duì)準(zhǔn)注入的阻擋層由所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的外側(cè)面以內(nèi)的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層和所述第一介質(zhì)膜組成； 步驟十一、采用濕法刻蝕工藝將所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)的所述第一介質(zhì)膜全部去除； 步驟十二、在去除所述第一介質(zhì)膜的所述硅襯底上淀積第二氮化膜，所述第二氮化膜覆蓋于所述發(fā)射區(qū)窗口的底部表面和側(cè)部表面、以及所述發(fā)射區(qū)窗口的外部；所述第二氮化膜厚度滿足使所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面上的所述第二氮化膜不會(huì)在所述發(fā)射區(qū)窗口中合并； 步驟十三、對(duì)所述第二氮化膜進(jìn)行回刻，將所述發(fā)射區(qū)窗口外部和底部表面的所述第二氮化膜去除，在所述發(fā)射區(qū)窗口的側(cè)部表面形成由剩余的所述第二氮化膜組成的氮化膜內(nèi)側(cè)墻； 步驟十四、采用光刻膠形成的掩膜，用濕法刻蝕工藝將所述發(fā)射區(qū)窗口底部保留的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層完全去除并將所述基區(qū)露出； 步驟十五、在所述硅襯底上全面淀積發(fā)射極多晶硅；所述發(fā)射極多晶硅的厚度滿足將所述發(fā)射區(qū)窗口完全填充，所述發(fā)射極多晶硅在所述發(fā)射區(qū)窗口內(nèi)和所述基區(qū)接觸； 步驟十六、對(duì)所述發(fā)射極多晶硅進(jìn)行回刻，將所述發(fā)射區(qū)窗口外部的所述發(fā)射極多晶硅全部去除，剩余的所述發(fā)射極多晶硅僅填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中，并由填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中的所述發(fā)射極多晶硅組成發(fā)射區(qū)；對(duì)所述發(fā)射區(qū)的所述發(fā)射極多晶硅進(jìn)行N型離子注入摻雜； 步驟十七、在所述贗埋層頂部的淺槽場(chǎng)氧中形成深孔接觸引出所述集電極；在所述發(fā)射區(qū)頂部形成金屬接觸引出發(fā)射極；在所述外基區(qū)的頂部形成金屬接觸引出基極。
8.如權(quán)利要求7所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法，其特征在于:步驟六中所淀積的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層為氧化膜、或?yàn)檠趸ず偷ば纬傻膹?fù)合膜，所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的厚度為0.1微米 0.3微米；步驟七中所述發(fā)射區(qū)窗口和所述外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)的底部還保留的所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層的厚度為0.0l微米 0.03微米。
9.如權(quán)利要求7所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法，其特征在于:步驟八中所述第一介質(zhì)膜為氮化膜、氧化膜、或氮氧化膜；所述第一介質(zhì)膜的厚度為0.05微米 0.3微米；步驟九中回刻后所述發(fā)射區(qū)窗口中保留的所述第一介質(zhì)膜的厚度為0.03微米 0.2微米。
10.如權(quán)利要求7所述的自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法，其特征在于:步驟十六中對(duì)所述發(fā)射極多晶硅的回刻為全面回刻，不采用光刻掩模；采用終點(diǎn)刻蝕檢測(cè)，使刻蝕停在所述發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層上，保證所述`發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層上的多晶硅被刻蝕干凈。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管，通過(guò)發(fā)射區(qū)窗口介質(zhì)層定義出發(fā)射區(qū)窗口和外基區(qū)自對(duì)準(zhǔn)注入?yún)^(qū)，能實(shí)現(xiàn)發(fā)射區(qū)和外基區(qū)之間的良好對(duì)準(zhǔn)；發(fā)射區(qū)僅由形成于發(fā)射區(qū)窗口中的多晶硅組成，能減少發(fā)射區(qū)和外基區(qū)的耦合區(qū)域、從而能降低發(fā)射區(qū)和基區(qū)間的寄生電容，最后能提高器件的頻率特性和性能。本發(fā)明還公開(kāi)了一種自對(duì)準(zhǔn)雙極晶體管的制作方法，外基區(qū)注入為自對(duì)準(zhǔn)注入，從而能夠節(jié)省形成外基區(qū)的光刻層，降低工藝成本；形成發(fā)射區(qū)時(shí)對(duì)發(fā)射極多晶硅進(jìn)行的回刻為全面回刻，也能節(jié)省一層光刻掩模板，降低工藝成本和復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H01L21/265GK103117299SQ20111036386
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者陳帆, 陳雄斌, 薛愷, 周克然, 潘嘉, 李 昊, 蔡瑩, 陳曦 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司