专利名称：金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管及其制备方法。
背景技术：
双极晶体管的基极电阻Rb和集电极-基极电容CB。一直是制约器件高频性能进一步提高的主要寄生参数，其对器件高频性能指标的影响可用如下简化的表达式描述。
权利要求
1.一种金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管，包括第一导电类型的衬底、第二导电类型的埋层集电区、生长在所述衬底和埋层集电区上的第二导电类型的轻掺杂外延层、在所述轻掺杂外延层内形成连接所述埋层集电区的第二导电类型重掺杂集电极引出区、在轻掺杂外延层中形成的场区介质层、位于轻掺杂外延层内的选择注入集电区、对应于所述选择注入集电区的本征基区外延层和发射区-基区隔离介质区、位于所述发射区-基区隔离介质区内侧的第二导电类型重掺杂多晶发射区、位于本征基区外延层内且对应发射区-基区隔离介质区所围成窗口的第二导电类型重掺杂单晶发射区、位于所述发射区-基区隔离介质区外围的抬升外基区、以及位于抬升外基区下方的氧化硅隔离介质层；所述发射区-基区隔离介质区由外侧的非保形覆盖氧化硅层和内侧的氮化硅侧墙组成，其特征在于所述抬升外基区包括抬升外基区低电阻金属硅化物层、以及位于所述抬升外基区低电阻金属硅化物层下方的Si/SiGe/Si多晶层和第一导电类型重掺杂多晶硅层；所述抬升外基区低电阻金属硅化物层一直延伸至所述发射区-基区隔离介质区外侧。
2.一种金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 .2.1采用第一导电类型的轻掺杂硅片为衬底(10)，在衬底(10)上形成第二导电类型重掺杂硅埋层集电区(12)，在衬底(10)和埋层集电区(12)上生长第二导电类型轻掺杂硅外延层(14)； .2.2在硅外延层(14)上形成第二导电类型重掺杂硅集电极引出区(16)，所述集电极引出区(16)与埋层集电区(12)连接； .2.3采用挖槽再填充介质层或者局部氧化的方法在所述硅外延层(14)内形成场区介质层(18)； .2.4在所得结构上淀积第一氧化娃层(20),在所述第一氧化娃层(20)上形成第一导电类型重掺杂多晶硅层(22)； .2.5涂敷光刻胶(24)，利用光刻工艺先后刻蚀去除部分重掺杂多晶硅层(22)和第一氧化硅层(20)，暴露部分硅外延层(14)，形成本征集电区窗口(26)； .2.6沿本征集电区窗口(26)向下形成第二导电类型选择注入集电区(28)； .2.7去除光刻胶(24);在本征集电区窗口(26)底部露出的硅外延层(14)表面上生长本征基区Si/SiGe/Si外延层(30)，同时在露出的第一氧化硅层(20)的侧壁上、以及重掺杂多晶硅层(22)的侧壁上和表面上淀积Si/SiGe/Si多晶层(32)； . 2.8在本征集电区窗口(26)内嵌入第二氧化硅层(27);在所得结构上溅射或淀积金属层(29)； .2..9采用热退火工艺使得金属层(29)自对准地与位于本征集电区窗口(26)之外的Si/SiGe/Si多晶层(32)发生硅化反应形成抬升外基区低电阻金属硅化物层(33)； . 2.10去除未发生硅化反应的金属层(29);去除第二氧化硅层(27)； .2.11淀积非保形覆盖氧化硅层(36)，所述非保形覆盖氧化硅层(36)位于本征集电区窗口(26)之外的部分厚度大于位于本征集电区窗口(26)内的部分； .2.12通过先淀积氮化硅层然后各向异性刻蚀的方法形成氮化硅侧墙(38)； .2.13以氮化硅侧墙(38)为掩蔽层腐蚀去除在本征集电区窗口(26)底部露出的非保形覆盖氧化硅层(36)，同时使得在本征集电区窗口(26)外露出的非保形覆盖氧化硅层(36)经过腐蚀后仍然保持大于IOOnm的厚度； ·2.14在所得结构上形成第二导电类型重掺杂多晶硅层，然后通过光刻和刻蚀工艺先后去除所述多晶硅层和下面的非保形覆盖氧化硅层(36);第二导电类型重掺杂多晶硅层所保留的部分形成第二导电类型重掺杂多晶硅发射区(40)； · 2.15利用光刻工艺依次去除部分抬升外基区低电阻金属硅化物层(33)、重掺杂多晶硅层(22)和第一氧化硅层(20)，露出集电极引出区(16);剩余的第一氧化硅层(20)称为氧化硅隔离介质层； · 2.16使得多晶硅发射区(40)中的杂质向本征基区Si/SiGe/Si外延层(30)内扩散形成第二导电类型重掺杂单晶发射区(42)； ·2.17采用常规半导体集成电路后道工艺步骤，包括淀积孔介质层，制备接触孔，引出发射极金属电极、基极金属电极和集电极金属电极，完成器件制备。
3.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2.1中在衬底(10)上形成第二导电类型重掺杂硅埋层集电区(12)的方法为离子注入后再热推进。
4.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 2中采用离子注入再热推进的方法形成第二导电类型重掺杂硅集电极引出区(16)。
5.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 4中采用原位掺杂淀积的方法或先淀积再离子注入的方法生成多晶硅层(22)。
6.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 7中利用图形外延方法同时生长本征基区Si/SiGe/Si外延层(30)和Si/SiGe/Si 多晶层(32)。
7.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 8中本征集电区窗口(26)内在嵌入第二氧化硅层(27)的方法为先淀积氧化硅层、再采用平坦化回刻的方法。
8.根据权利要求7所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，所述平坦化回刻方法为化学机械剖光。
9.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 9中抬升外基区低电阻金属硅化物层(33)还包括金属层(29)与Si/SiGe/Si多晶层(32)下方的重掺杂多晶硅层(22)发生硅化反应形成的金属硅化物。
10.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 14中形成第二导电类型重掺杂多晶硅层的方法为原位掺杂淀积或者先淀积再离子注入。
11.根据权利要求2所述的金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管制备方法，其特征在于，步骤2. 16中多晶硅发射区(40)中杂质扩散形成第二导电类型重掺杂单晶发射区(42)利用的是热推进工艺或者快速热退火工艺。
全文摘要
本发明公开一种金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管及其制备方法，为解决现有产品及方法不能有效减小基极电阻RB的缺点而发明。本发明金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管包括衬底、埋层集电区、轻掺杂外延层、集电极引出区、场区介质层、选择注入集电区、本征基区外延层、发射区-基区隔离介质区、重掺杂多晶发射区、重掺杂单晶发射区、抬升外基区、以及氧化硅隔离介质层。抬升外基区包括抬升外基区低电阻金属硅化物层、Si/SiGe/Si多晶层和重掺杂多晶硅层。本发明金属硅化物抬升外基区全自对准双极晶体管及其制备方法在保持现有技术所具有的优点的同时进一步地减小了RB，优化了器件性能。
文档编号H01L29/73GK103022110SQ201210559190
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者付军, 王玉东, 崔杰, 赵悦, 张伟, 刘志弘, 许平 申请人:清华大学