专利名称：一种高速锗硅hbt器件结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种高速锗硅HBT器件结构。本发明还涉及一种高速锗硅HBT器件结构的制造方法。
背景技术：
由于现代通信对高频带下高性能、低噪声和低成本的RF组件的需求，传统的Si材料器件无法满足性能规格、输出功率和线性度新的要求，功率SiGe HBT(硅锗异质结双极晶体管)则在更高、更宽的频段的功放中发挥重要作用。SiGe HBT与砷化镓器件相比，虽然在频率上还处劣势，但SiGeHBT凭着更好的热导率和良好的衬底机械性能，较好地解决了功放的散热问题，SiGe HBT还具有更好的线性度、更高集成度；SiGe HBT仍然属于硅基技术和 CMOS (金属氧化物半导体)工艺有良好的兼容性，SiGe BiCMOS工艺为功放与逻辑控制电路的集成提供极大的便利，也降低了工艺成本。国际上目前已经广泛采用SiGe HBT作为高频大功率功放器件应用于无线通讯产品，如手机中的功率放大器和低噪声放大器等。为了提高射频功率放大器的输出功率，在器件正常工作范围内通过提高工作电流和提高工作电压都是有效的方式。通过各种工艺设计和器件设计来减小锗硅HBT的集电区电阻对降低功耗和提高器件的最高振荡频率也至关重要。同时，减小器件的尺寸对提高集成电路的集成度和减小一些寄生参数(如基区电阻、 集电区电阻、电容等)、提高器件的性能也是重要的手段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高速锗硅HBT器件结构能缩小器件面积，能减小基区-集电区的结电容，降低工艺制造成本。本发明还提供了一种高速锗硅HBT器件结构的制造方法。为解决上述技术问题，本发明的高速锗硅HBT器件结构，包括P型衬底上形成有集电区和浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离位于集电区两侧；其中基区和外延介质层非对称的分布所述集电区和浅沟槽隔离上方，所述基区与外延介质层相邻且部分基区位于所述外延介质层上方，所述基区与外延介质层两侧具有基区隔离侧墙；发射区和发射区介质层位于所述基区上方，所述发射区与发射区介质层相邻且部分发射区位于所述发射区介质层上方，所述发射区与发射区介质层两侧具有发射区隔离侧墙；所述基区、发射区和集电区分别通过接触孔弓I出连接金属连线。所述集电区具有磷或砷杂质。所述外延隔离介质层厚度为50埃至300埃。所述发射区具有磷或砷杂质。所述基区具有硼或二氟化硼杂质。本发明高速锗硅HBT器件结构的制造方法，包括(1)在P型衬底上制作浅沟槽隔离，在浅沟槽隔离中填充氧化物，形成场氧；
(2)注入形成集电区，淀积二氧化硅作为介质层；(3)刻蚀去除部分介质层，生长锗硅外延层；(4)再次淀积二氧化硅作为介质层，刻蚀去除部分介质层，淀积发射区多晶硅，注 入磷或砷杂质，刻蚀形成发射区和发射区介质层；(5)对锗硅外延层注入硼或二氟化硼，刻蚀形成基区和外延介质层；(6)制作发射区隔离侧墙和基区隔离侧墙；(7)将基区、发射区和集电区分别通过接触孔引出连接金属连线。实施步骤⑵时，注入杂质为磷或砷，剂量为Ie12CnT2至k14cm_2，能量为20KeV至 400KeVo实施步骤O)时，淀积外延介质层厚度为50埃至300埃。实施步骤⑷时，注入磷或砷杂质的剂量为k14cm_2至le16Cm_2，能量为20KeV至 400KeVo实施步骤(5)时，注入硼或二氟化硼的剂量为k14cm_2至le16Cm_2，能量为^feV至 20KeVo本发明的高速锗硅HBT器件结构及其制造方法，采用集电区的引出不再使用埋 层，而是直接在有源区表面的一边采用接触孔引出。同时基区的电极引出也改为单边而非 双边对称。这种设计缩小了器件面积，减小了基区-集电区的结电容。在集电极本发明的 高速锗硅HBT器件弃用常规器件中均勻的NBL，弃用N型外延基区而采用注入的方式来制作 此高速锗硅HBT的集电区。由于不再使用埋层，深槽隔离也不需要在本器件中使用，能再缩 小器件尺寸的同时，使工艺成本降低。
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是本发明器件结构的示意图。图2是本发明制造方法的流程图。图3是本发明制造方法的示意图一，其显示实施步骤(1)后形成的器件。图4是本发明制造方法的示意图二，其显示实施步骤( 后形成的器件。图5是本发明制造方法的示意图二，其显示实施步骤C3)后形成的器件。图6是本发明制造方法的示意图二，其显示实施步骤(4)后形成的器件。图7是本发明制造方法的示意图二，其显示实施步骤( 后形成的器件。附图标记说明101是硅衬底102是浅沟槽隔离201是集电区202是介质层302是锗硅外延层401是发射区介质层402发射区501外延介质层
502是基区601发射区隔离侧墙602基区隔离侧墙701接触孔702金属连线
具体实施例方式如图1所示，本发明的高速锗硅HBT器件结构，包括P型衬底101上形成有集电区201和浅沟槽隔离102，所述浅沟槽隔离102位于集电区201两侧；其中基区502和外延介质层501非对称的分布于所述集电区201和浅沟槽隔离102上方，所述基区502与外延介质层501相邻且部分基区502位于所述外延介质层501上方， 所述基区502与外延介质层501两侧具有基区隔离侧墙602 ；发射区402和发射区介质层 401位于所述基区502上方，所述发射区与发射区介质层相邻且部分发射区位于所述发射区介质层上方，所述发射区402与发射区介质层401两侧具有发射区隔离侧墙601 ；所述基区502、发射区402和集电区201分别通过接触孔701引出连接金属连线702。如图2所示，本发明高速锗硅HBT器件结构的制造方法，包括(1)如图3所示，在P型衬底101上制作浅沟槽隔离102，在浅沟槽隔离102中填充氧化物，形成场氧；(2)如图4所示，注入形成集电区201，淀积二氧化硅作为介质层202 ；(3)如图5所示，刻蚀去除部分介质层202，生长锗硅外延层302 ；(4)如图6所示，再次淀积二氧化硅作为介质层，刻蚀去除部分介质层，淀积发射区多晶硅，注入磷或砷杂质，刻蚀形成发射区402和发射区介质层401 ；(5)如图7所示，对锗硅外延层302注入硼或二氟化硼，刻蚀形成基区502和外延介质层501 ；(6)制作发射区隔离侧墙601和基区隔离侧墙602 ；(7)将基区502、发射区402和集电区201分别通过接触孔701引出连接金属连线 702，形成如图1所示器件。以上通过具体实施方式
和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
1.一种高速锗硅HBT器件结构，包括P型衬底上形成有集电区和浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离位于集电区两侧；其特征是基区和外延介质层非对称的分布于所述集电区和浅沟槽隔离上方，所述基区与外延介质层相邻且部分基区位于所述外延介质层上方，所述基区与外延介质层两侧具有基区隔离侧墙；发射区和发射区介质层位于所述基区上方，所述发射区与发射区介质层相邻且部分发射区位于所述发射区介质层上方，所述发射区与发射区介质层两侧具有发射区隔离侧墙；所述基区、发射区和集电区分别通过接触孔弓I出连接金属连线。
2.如权利要求1所述的高速锗硅HBT器件结构，其特征是所述集电区具有磷或砷杂质。
3.如权利要求1所述的高速锗硅HBT器件结构，其特征是所述外延隔离介质层厚度为50埃至300埃。
4.如权利要求1所述的高速锗硅HBT器件结构，其特征是所述发射区具有磷或砷杂质。
5.如权利要求1所述的高速锗硅HBT器件结构，其特征是所述基区具有硼或二氟化硼杂质。
6.一种高速锗硅HBT器件结构的制造方法，其特征是，包括(1)在P型衬底上制作浅沟槽隔离，在浅沟槽隔离中填充氧化物，形成场氧；(2)注入形成集电区，淀积二氧化硅作为介质层；(3)刻蚀去除部分介质层，生长锗硅外延层；(4)再次淀积二氧化硅作为介质层，刻蚀去除部分介质层，淀积发射区多晶硅，注入磷或砷杂质，刻蚀形成发射区和发射区介质层；(5)对锗硅外延层注入硼或二氟化硼，刻蚀形成基区和外延介质层；(6)制作发射区隔离侧墙和基区隔离侧墙；(7)将基区、发射区和集电区分别通过接触孔引出连接金属连线。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征是实施步骤O)时，注入杂质为磷或砷，剂量为 Ie12CnT2 至 M14CnT2，能量为 20KeV 至 400KeV。
8.如权利要求6所述的制造方法，其特征是实施步骤(2)时，淀积外延介质层厚度为 50埃至300埃。
9.如权利要求6所述的制造方法，其特征是实施步骤(4)时，注入磷或砷杂质的剂量为 5e14cnT2 至 le16cnT2，能量为 20KeV 至 400KeV。
10.如权利要求6所述的制造方法，其特征是实施步骤(5)时，注入硼或二氟化硼的剂量为 5e14cnT2 至 le16cnT2，能量为 5KeV 至 20KeV。
全文摘要
本发明公开了一种高速锗硅HBT器件结构，包括P型衬底上形成有集电区和浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离位于集电区两侧；其中，基区和外延介质层非对称的分布于所述集电区和浅沟槽隔离上方，所述基区与外延介质层相邻且部分基区位于所述外延介质层上方，所述基区与外延介质层两侧具有基区隔离侧墙；发射区和发射区介质层位于所述基区上方，所述发射区与发射区介质层相邻且部分发射区位于所述发射区介质层上方，所述发射区与发射区介质层两侧具有发射区隔离侧墙；所述基区、发射区和集电区分别通过接触孔引出连接金属连线。本发明的高速锗硅HBT器件结构及其制造方法能缩小器件面积，能减小基区-集电区的结电容，降低工艺制造成本。
文档编号H01L29/08GK102412286SQ20111034269
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者刘冬华, 段文婷, 石晶, 胡君, 钱文生 申请人:上海华虹Nec电子有限公司