锗硅HBT自对准结构工艺稳定性改善方法与流程

锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法
技术领域
1.本发明实施例涉及半导体工艺制造领域，特别涉及一种锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法。


背景技术：

2.射频电路应用需要有较高特征频率和击穿电压的乘积的器件，这一需求主要来自两个方面，一是射频应用本身需要较高特征频率的器件，二是为驱动射频器件中进行内匹配的电容和电感，需要较高的工作电压和工作电流，而工作电压主要由器件的击穿电压决定。小栅宽的cmos器件可以达到200ghz以上的特征频率，但其击穿电压和相应的工作电压较低，用cmos设计射频电路是有挑战性的；相比之下，锗硅异质结双极型晶体管(hbt：heterojunction bipolar transistor)器件则在相同的特征频率下有大致2倍的工作电压，用它设计射频电路有优势；如何在不明显增加工艺成本的基础上，进一步增加特征频率和击穿电压的乘积是锗硅hbt研发的一个重要的努力方向。
3.为了得到更高频率的锗硅hbt器件，业界开发了新的自对准结构，其中需要用到牺牲发射极窗口多晶硅和选择性锗硅外延。为了满足锗硅外延的选择性，需要将牺牲发射极窗口多晶硅用氧化硅保护住，这就大大增加了工艺的难度。
4.氧化硅的刻蚀量是通过时间控制的，精准保留氧化硅的量难度较大，若刻到锗硅层，则后续选择性poly无法生长出均匀的膜层；湿法去除氧化硅后，oxide spacer footing严重，增大了外基区和发射极之间的宽度，影响器件性能；发射极和外基区存在短路可能性。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法，以避免传统工艺中需要使用氧化硅保护牺牲发射极窗口多晶硅，以及后续牺牲发射极窗口中多晶硅无法完全刻蚀干净的问题。所述技术方案如下：
6.本发明实施例提供了一种锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法，所述方法包括：
7.提供一衬底，在所述衬底上形成锗硅外延层，所述衬底包含牺牲发射极窗口和外基区，所述外基区为牺牲发射极窗口外区域；
8.在所述锗硅外延层上形成氧化硅层；
9.在所述牺牲发射极窗口位置形成第一多晶硅层；
10.在所述第一多晶硅层上形成氮化硅层；
11.刻蚀所述外基区处的所述氮化硅层和所述第一多晶硅层；
12.在所述牺牲发射极窗口内的第一多晶硅层侧壁生长氮化硅侧墙；
13.去除所述氮化硅侧墙外侧的所述氧化硅层；
14.在所述外基区表面形成第二多晶硅层；
15.湿法去除所述氮化硅层。
16.可选的，所述在所述牺牲发射极窗口内的第一多晶硅层侧壁生长氮化硅侧墙，包括：
17.在所述外基区的表面与所述第一多晶硅层表面生长第二氮化硅层；
18.刻蚀所述外基区表面的所述第二氮化硅层，保留所述第一多晶硅层表面的第二氮化硅层以形成所述氮化硅侧墙。
19.可选的，所述第一多晶硅层表面包括所述第一多晶硅层的顶部和侧壁。
20.可选的，所述氧化硅层覆盖整个锗硅外延层表面。
21.可选的，所述氮化硅层覆盖在所述氧化硅表面。
22.可选的，所述第一多晶硅层刻蚀之后，剩余的第一多晶硅层保留在所述牺牲发射极窗口之中，所述牺牲发射极窗口外的第一多晶硅层被去除。
23.可选的，所述氮化硅层刻蚀之后，剩余的氮化硅层形成所述氮化硅侧墙，所述牺牲发射极窗口外的氮化硅层被去除。
24.采用本发明实施例提供的锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法，是一种锗硅hbt中用氮化硅替代氧化硅包裹多晶硅做牺牲发射极窗口的方法，通过将牺牲发射极窗口氧化硅替换为氮化硅，大大降低了外基区自对准工艺难度，同时在后续去除该牺牲层时也不会造成残留问题，并形成更好的器件形貌，改善了器件稳定性，提升器件性能。
附图说明
25.图1～3为本发明氮化硅包裹多晶硅做牺牲发射极窗口的工艺示意图；
26.图4是本发明提供的锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法的流程图；
27.图5是本发明提供的另一种锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法的流程图。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
29.在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
30.请参考图4，其示出了本发明示例性实施例示出的锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法的流程图。包含如下的工艺步骤：
31.步骤1，在锗硅外延层上形成氧化硅层。
32.在一种可能的实施方式中，如图1和2所示，首先，提供一衬底，在衬底上形成锗硅外延层，衬底包含牺牲发射极窗口和外基区，外基区为牺牲发射极窗口外区域。
33.在完成锗硅外延层之后，再在锗硅外延层上淀积形成氧化硅层。
34.可选的，如图1所示，氧化硅层覆盖整个锗硅外延层表面。
35.步骤2，在牺牲发射极窗口位置形成第一多晶硅层。
36.进一步的，如图1所示，进行牺牲发射极窗口的第一多晶硅层淀积。可选的，第一多晶硅层表面包括第一多晶硅层的顶部和侧壁。
37.步骤3，在第一多晶硅层上形成氮化硅层。
38.进一步的，如图1所示，在完成牺牲发射极窗口的第一多晶硅层淀积之后，再淀积一层氮化硅层。
39.如图1所示，氮化硅层淀积完成后覆盖在第一多晶硅层表面，且氮化硅层覆盖在氧化硅层表面。
40.步骤4，刻蚀外基区处的氮化硅层和第一多晶硅层。
41.可选的，如图2所示，采用湿法刻蚀外基区处的氮化硅层和第一多晶硅层。
42.步骤5，在牺牲发射极窗口内的第一多晶硅层侧壁生长氮化硅侧墙。
43.在一种可能的实施方式中，氮化硅侧墙的形成是最终形貌，其形成包括如下过程。在外基区的表面与第一多晶硅层表面生长第二氮化硅层；刻蚀外基区表面的第二氮化硅层，保留第一多晶硅层表面的第二氮化硅层以形成氮化硅侧墙。
44.进一步的，如图3所示，第一多晶硅层刻蚀之后，剩余的第一多晶硅层保留在牺牲发射极窗口之中，牺牲发射极窗口外的第一多晶硅层被去除。
45.进一步的，如图3所示，氮化硅层刻蚀之后，剩余的氮化硅层形成氮化硅侧墙，牺牲发射极窗口外的氮化硅层被去除。
46.步骤6，去除氮化硅侧墙外侧的氧化硅层。
47.步骤7，在外基区表面形成第二多晶硅层。
48.如图3所示，在外基区表面形成第二多晶硅层。
49.步骤8，湿法去除氮化硅层。
50.综上所述，采用本发明实施例提供的锗硅hbt自对准结构工艺稳定性改善方法，是一种锗硅hbt中用氮化硅替代氧化硅包裹多晶硅做牺牲发射极窗口的方法，通过将牺牲发射极窗口氧化硅替换为氮化硅，大大简化了工艺流程，同时在后续去除该牺牲层时也不会造成残留问题，并形成更好的器件形貌，改善了footing，提升器件性能。
51.在一种可能的实施方式中，在图4的基础上，如图5所示，步骤8之后，响应于氧化硅生长，干法刻蚀去除牺牲发射极窗口的第一多晶硅层。
52.以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。