專利名稱：實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路 領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗 口的方法。
背景技術(shù)：
在SiGe (硅鍺)異質(zhì)結(jié)晶體管(SiGe HBT)的制備工藝中，SiGe基區(qū)的形成是通 過外延的方式實(shí)現(xiàn)的，包括選擇性外延，非選擇性外延和復(fù)合外延。目前常規(guī)的非選擇性外延基區(qū)形成的方法是(結(jié)合圖1所示)1.介質(zhì)膜105淀 積。該介質(zhì)膜105為氧化膜，或者氧化膜與其它膜質(zhì)的組合。2.SiGe基區(qū)窗口打開。3. SiGe 外延生長(zhǎng)，形成SiGe基極單晶硅層110和SiGe外基區(qū)106，在單晶硅區(qū)生長(zhǎng)單晶硅，其它區(qū) 域生長(zhǎng)多晶硅。介質(zhì)膜105的作用為(1)抬高SiGe外基區(qū)106，以拉開SiGe外基區(qū)106 與集電極區(qū)104高濃度摻雜距離，降低BC結(jié)的寄生電容。(2)用濕法刻蝕在介質(zhì)膜105中 最終打開SiGe基區(qū)窗口，為SiGe外延生長(zhǎng)提供一個(gè)超潔凈的單晶表面，提高SiGe外延生 長(zhǎng)質(zhì)量。目前被廣泛使用的介質(zhì)膜為氧化膜和多晶硅膜的組合，干法刻蝕多晶膜停在氧化 膜，用濕法去除留下的氧化膜以打開基區(qū)窗口，并在短時(shí)間內(nèi)外延SiGe以保證SiGe質(zhì)量。 但是，基區(qū)窗口打開會(huì)在基區(qū)窗口界面處形成臺(tái)階(參見圖1)，SiGe外延后此處的臺(tái)階會(huì) 被繼續(xù)保留下來；如果基區(qū)窗口打開在有源區(qū)上，該臺(tái)階便作為SiGe單晶與多晶的交界 面；SiGe多晶生長(zhǎng)速度通常大于等于單晶生長(zhǎng)速度，所述交界面處臺(tái)階高度會(huì)被進(jìn)一步放 大。在后續(xù)的器件形成工藝中，實(shí)施金屬硅化物工藝之前，在多晶硅發(fā)射極兩側(cè)形成側(cè)墻 109以防止基區(qū)與發(fā)射極之間短接。實(shí)施該側(cè)墻109工藝步驟時(shí)會(huì)在基區(qū)窗口界面處的臺(tái) 階上也形成絕緣側(cè)墻111，從而使金屬硅化物形成在此處不連續(xù)，導(dǎo)致外基區(qū)電阻升高，影 響器件性能。利用過刻蝕的方式清除臺(tái)階處的絕緣側(cè)墻111是有潛在風(fēng)險(xiǎn)的，由于在SiGe 形成后要避免熱預(yù)算對(duì)器件性能的影響，絕緣側(cè)墻111所用膜質(zhì)通常為等離子體形成的氧 化膜，過度刻蝕會(huì)導(dǎo)致發(fā)射極與基極之間側(cè)墻厚度不夠，不足以實(shí)現(xiàn)絕緣。圖1中的101為硅襯底，102為埋層，103為襯底隔離區(qū)，107為發(fā)射極-基極隔離 區(qū)，108為多晶硅發(fā)射極區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法，能 在實(shí)施發(fā)射極多晶硅側(cè)墻工藝步驟時(shí)清除基區(qū)窗口臺(tái)階處非必要的絕緣物，從而形成連續(xù) 的金屬硅化物，降低基區(qū)電阻，提高器件性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法是步驟一，在硅襯底上形成有埋層、集電區(qū)、襯底隔離區(qū)的硅片上淀積復(fù)合介質(zhì)膜；步驟二，采用干法刻蝕所述復(fù)合介質(zhì)膜，定義基區(qū)窗口，刻蝕停止在所述復(fù)合介質(zhì) 膜的氧化膜上；
步驟三，在基區(qū)窗口界面臺(tái)階處淀積側(cè)墻用介質(zhì)膜層，采用干法刻蝕側(cè)墻用介質(zhì) 膜層形成D形側(cè)墻，刻蝕停止在復(fù)合介質(zhì)膜剩余的氧化膜上； 步驟四，利用所述復(fù)合介質(zhì)膜和D形側(cè)墻做阻擋層，濕法去除基區(qū)窗口內(nèi)剩余氧 化膜，露出SiGe外延用基區(qū)；步驟五，在所述基區(qū)窗口內(nèi)進(jìn)行SiGe外延生長(zhǎng)，形成SiGe基極單晶硅層和SiGe 外基區(qū)；并且由D形側(cè)墻形成從單晶到多晶區(qū)緩變的粗糙度分布；步驟六，在所述SiGe基極單晶硅層上形成發(fā)射極_基極隔離區(qū)，SiGeNPN器件多 晶硅發(fā)射極區(qū)，發(fā)射極區(qū)多晶硅側(cè)墻；由D形側(cè)墻形成的基區(qū)窗口界面緩變臺(tái)階處無絕緣 物殘留；步驟七，SiGe NPN器件金屬硅化物形成，由D形側(cè)墻形成的基區(qū)窗口界面緩變臺(tái) 階處金屬硅化物形成連續(xù)。本發(fā)明所述的基區(qū)窗口實(shí)現(xiàn)方法，通過使窗口界面處臺(tái)階緩變化，從而消除后續(xù) 工藝在此處的側(cè)墻殘留，形成連續(xù)金屬硅化物，有利于降低基區(qū)電阻，提高器件性能。另外 用氮化硅作側(cè)墻，還有效利用了 SiGe在氮化硅上生長(zhǎng)的多晶膜粗糙度低于在多晶硅上和 氧化物上的粗超度，使此處單晶與多晶界面處的粗糙度變化連續(xù)，降低單晶和多晶SiGe界 面處缺陷，從而減少缺陷，降低復(fù)合電流，提高器件性能。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是采用常規(guī)基區(qū)窗口形成工藝方法制成的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-8是本發(fā)明的方法一實(shí)施例工藝流程示意圖；圖9是本發(fā)明的方法控制流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法是在介質(zhì)膜部分打開后，氧 化膜去除之前，再淀積一層介質(zhì)膜層，利用該介質(zhì)膜層在基區(qū)窗口界面臺(tái)階處形成D形側(cè) 墻；同時(shí)，利用所述D形側(cè)墻的保護(hù)，濕法去除基區(qū)窗口內(nèi)剩余氧化膜，并在短時(shí)間內(nèi)外延 生長(zhǎng)SiGe基區(qū)。D形側(cè)墻的形成使得基區(qū)窗口界面臺(tái)階處被緩變化，SiGe外延后繼續(xù)保留 由D形側(cè)墻形成的緩變臺(tái)階，使其在后續(xù)的發(fā)射極多晶硅側(cè)墻工藝中無絕緣物殘留，從而 形成連續(xù)的金屬硅化物，降低外基區(qū)電阻。結(jié)合圖9所示，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法在一具體實(shí)施例 中工藝流程如下第一步，如圖2所示，在硅襯底201上形成N+埋層202，采用常規(guī)的NPN器件工藝 方法在所述N+埋層202上形成集電區(qū)(包括低阻集電區(qū)和本征集電區(qū))204，在所述集電區(qū) 204和N+埋層202的兩側(cè)端制備襯底隔離區(qū)203。第二步，參見圖3所示，復(fù)合介質(zhì)膜205淀積，厚度為100 A "1000 A。該復(fù)合介質(zhì)膜 205為一層氧化膜和一層多晶硅膜組成的復(fù)合介質(zhì)膜，當(dāng)然還可以采用其它復(fù)合介質(zhì)膜； 所述復(fù)合介質(zhì)膜205可以采用PVD (物理氣相淀積)或CVD (化學(xué)氣相淀積)工藝方法制備。第三步，參見圖4所示，基區(qū)窗口多晶硅膜刻蝕。采用干法刻蝕所述復(fù)合介質(zhì)膜205定義基區(qū)窗口，刻蝕停止在復(fù)合介質(zhì)膜205的氧化膜上。 第四步，參見圖5所示，側(cè)墻用介質(zhì)膜層淀積和刻蝕。首先在基區(qū)窗口界面臺(tái)階處 淀積氮化硅，再采用干法刻蝕形成D形側(cè)墻211，刻蝕停止在復(fù)合介質(zhì)膜205剩余的氧化膜 上。所述D形側(cè)墻211還可以是氧化膜，氮氧化膜，或者由一層氮化膜和一層氧化膜組成的 復(fù)合介質(zhì)膜。第五步，參見圖6所示，基區(qū)窗口剩余氧化膜去除。利用多晶硅膜和氮化硅做阻擋 層，濕法去除基區(qū)窗口內(nèi)剩余氧化膜，露出SiGe外延用基區(qū)。第六步，參見圖7所示，在所述基區(qū)窗口內(nèi)進(jìn)行SiGe外延生長(zhǎng)，形成SiGe基極單 晶硅層210和SiGe外基區(qū)206 ；在單晶硅區(qū)生長(zhǎng)單晶硅，其它區(qū)域生長(zhǎng)多晶硅，并且由D形 側(cè)墻211形成從單晶到多晶區(qū)緩變的粗糙度分布。第七步，參見圖8所示，采用常規(guī)的工藝方法，在所述SiGe基極單晶硅層210上形 成發(fā)射極-基極隔離區(qū)207，SiGe NPN器件多晶硅發(fā)射極區(qū)208，發(fā)射極區(qū)多晶硅側(cè)墻209。 由D形側(cè)墻211形成的基區(qū)窗口界面緩變臺(tái)階處無絕緣物殘留。第八步，采用常規(guī)的金屬硅化物工藝方法和連線工藝方法，完成后續(xù)的SiGe NPN 器件金屬硅化物層和連線。由D形側(cè)墻211形成的基區(qū)窗口界面緩變臺(tái)階處金屬硅化物形 成連續(xù)。根據(jù)以上步驟最終形成的硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管的器件結(jié)構(gòu)如圖8所示。以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，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
1.一種實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一，在硅襯底上形成有埋層、集電區(qū)、襯底隔離區(qū)的硅片上淀積復(fù)合介質(zhì)膜； 步驟二，采用干法刻蝕所述復(fù)合介質(zhì)膜，定義基區(qū)窗口，刻蝕停止在所述復(fù)合介質(zhì)膜的氧化膜上；步驟三，在基區(qū)窗口界面臺(tái)階處淀積側(cè)墻用介質(zhì)膜層，再采用干法刻蝕側(cè)墻用介質(zhì)膜 層形成D形側(cè)墻，刻蝕停止在復(fù)合介質(zhì)膜剩余的氧化膜上；步驟四，利用所述復(fù)合介質(zhì)膜和D形側(cè)墻做阻擋層，濕法去除基區(qū)窗口內(nèi)剩余氧化膜， 露出SiGe外延用基區(qū)；步驟五，在所述基區(qū)窗口內(nèi)進(jìn)行SiGe外延生長(zhǎng)，形成SiGe基極單晶硅層和SiGe外基 區(qū)，并且由D形側(cè)墻形成從單晶到多晶區(qū)緩變的粗糙度分布；步驟六，在所述SiGe基極單晶硅層上形成發(fā)射極-基極隔離區(qū)，SiGeNPN器件多晶硅發(fā) 射極區(qū)，發(fā)射極區(qū)多晶硅側(cè)墻；由D形側(cè)墻形成的基區(qū)窗口界面緩變臺(tái)階處無絕緣物殘留； 步驟七，SiGe NPN器件金屬硅化物形成，由D形側(cè)墻形成的基區(qū)窗口界面緩變臺(tái)階處 金屬硅化物形成連續(xù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述復(fù)合介質(zhì)膜為一層氧化膜和一層多晶 硅膜組成的復(fù)合介質(zhì)膜，厚度為ιοοΑ-ιοοοΑ。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述D形側(cè)墻是氧化膜，氮化膜，氮氧化膜， 或者由一層氮化膜和一層氧化膜組成的復(fù)合介質(zhì)膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管基區(qū)窗口的方法，在硅襯底上形成有埋層、集電區(qū)、襯底隔離區(qū)的硅片上淀積復(fù)合介質(zhì)膜；采用干法刻蝕所述復(fù)合介質(zhì)膜，定義基區(qū)窗口，刻蝕停止在所述復(fù)合介質(zhì)膜的氧化膜上；在基區(qū)窗口打開后，復(fù)合介質(zhì)膜的氧化膜去除之前，再淀積一層介質(zhì)膜層，利用介質(zhì)膜層在基區(qū)窗口界面臺(tái)階處形成D形側(cè)墻；同時(shí)，利用D形側(cè)墻的保護(hù)，濕法去除基區(qū)窗口內(nèi)剩余氧化膜，并外延生長(zhǎng)SiGe基區(qū)。采用本發(fā)明由于D形側(cè)墻的形成使得基區(qū)窗口界面臺(tái)階處被緩變化，SiGe外延后繼續(xù)保留由D形側(cè)墻形成的緩變臺(tái)階，使其在后續(xù)的發(fā)射極多晶硅側(cè)墻工藝中無絕緣物殘留，從而形成連續(xù)的金屬硅化物，降低外基區(qū)電阻，提高器件性能。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102097315SQ20091020193
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者張海芳, 徐炯 , 陳帆 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司