锗硅HBT工艺中多晶硅电阻集成制作方法

摘要

本发明公开了一种锗硅HBT工艺中多晶硅电阻集成制作方法，包括步骤：淀积第一层多晶硅并进行掺杂；对第一层多晶硅进行光刻刻蚀形成多晶硅电阻；淀积第二层氧化硅并进行回刻形成多晶硅电阻的侧墙；采用热氧化工艺形成第三氧化硅层；依次淀积第四氧化硅层和第五多晶硅仔晶层；采用光刻和刻蚀工艺打开锗硅外延层窗口；淀积锗硅外延层和第六氧化硅层；采用光刻工艺定义出锗硅HBT的基区形成区域；采用湿法刻蚀工艺将基区外的第六氧化硅层去除；采用干法刻蚀工艺将基区外的锗硅外延层和第五多晶硅仔晶层去除并形成基区。本发明能够消除多晶硅电阻周围的多晶硅残留，提高多晶硅电阻的面内均匀性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种锗硅（SiGe）异 质结双极晶体管(Heterojunction bipolar transistor,HBT)工艺中多晶硅电阻集成 制作方法。

背景技术

用于通信领域的射频前段芯片电路一般由四个部分组成：功率放大器、低噪声放 大器、开关电路和简单的逻辑控制电路。功率锗硅HBT工艺，在集成了SiGe NPN、PNP、 电阻、电容（包括可变电容）、电感和开关器件后，可符合电路中进行片内匹配、逻 辑控制和收发转换等要求。

在锗硅HBT工艺基础流程上，将各种器件集成在一起并得到较好的均匀性和较大 的工艺窗口是相当重要的。电容和电感是单独的器件，只要在后段工艺中加入相应的 工艺步骤就形成了；但高精度的多晶硅电阻则需要集成在锗硅工艺之前即在形成锗硅 外延层工艺之前，需要单独淀积、掺杂和刻蚀，而后再经过锗硅HBT的相关工艺。

如图1A至图1C所示，是现有方法各步骤中的器件结构示意图；现有锗硅HBT工 艺中多晶硅电阻集成制作方法包括步骤：

步骤(1)、如图1A所示，提供一具有场氧101隔离结构的硅衬底,进行多晶硅淀 积、掺杂和刻蚀，由刻蚀后的多晶硅形成多晶硅电阻102。多晶硅电阻102形成于场 氧101上。

步骤(2)、如图1A所示，进行氧化硅淀积并进行回刻在多晶硅电阻的侧面形成侧 墙103。再采用湿法工艺去除氧化硅残留，较高的湿法氧化硅去除会使得侧墙陡直。

步骤（3）、如图1A所示，然后淀积氧化硅104和多晶硅仔晶105。

步骤（4）、如图1A所示，采用光刻和刻蚀工艺打开锗硅外延层窗口。锗硅外延 层窗口位于硅锗HBT的形成区域，在图1A中未显示。图1A中只显示了多晶硅电阻102 的形成区域。

步骤（5）、如图1A所示，淀积锗硅外延层106；再淀积一层氧化硅107用于保护 锗硅表面。其中锗硅外延层106位于由场氧隔离出的有源区表面部分为单晶硅，位于 多晶硅仔晶105表面部分为多晶硅。

步骤（6）、如图1B和图1C所示，光刻和干刻步骤（5）中形成的氧化硅层107 和锗硅外延层106形成HBT的基区。本步骤中，由于采用干法刻蚀工艺来刻蚀氧化硅 层107，由于多晶硅电阻102的侧墙103较陡，请参考如图1A中的虚线框108所示区 域，淀积的各层从垂直方向看较厚即虚线框108中的各层的纵向厚度都较厚；如图1B 所示，干刻基区的氧化硅层107时会造成刻蚀不足造成氧化硅残留107B。如图1C所 示，氧化硅残留107B在接下来的多晶硅即锗硅外延层106和多晶硅仔晶105刻蚀时 成为阻挡层，造成沿多晶硅电阻周围的基极多晶硅残留105a，在后续的带超声波清洗 时则成为缺陷，影响多晶硅电阻的均匀性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅HBT工艺中多晶硅电阻集成制作方 法，能够消除多晶硅电阻周围的多晶硅残留，提高多晶硅电阻的面内均匀性。

为解决上述技术问题，本发明提供的锗硅HBT工艺中多晶硅电阻集成制作方法， 用于实现将多晶硅电阻和锗硅HBT集成在一起制作，包括如下步骤：

步骤一、提供一具有场氧隔离结构的硅衬底，所述硅衬底的有源区由所述场氧进 行隔离；在所述硅衬底上淀积形成第一层多晶硅；对所述第一层多晶硅进行掺杂，使 所述第一层多晶硅掺杂后的方块电阻为所要形成的所述多晶硅电阻的方块电阻。

步骤二、采用光刻刻蚀工艺对所述第一层多晶硅进行刻蚀，该刻蚀工艺将所述多 晶硅电阻的形成区域外延的所述第一层多晶硅去除、将所述多晶硅电阻的形成区域内 的所述第一层多晶硅保留，由刻蚀后所保留的所述第一层多晶硅组成所述多晶硅电 阻。

步骤三、在形成有所述多晶硅电阻的所述硅衬底表面淀积第二层氧化硅，对所述 第二层氧化硅进行回刻，回刻后所述第二层氧化硅仅保留于所述多晶硅电阻的侧面并 形成所述多晶硅电阻的侧墙。

步骤四、采用热氧化工艺在形成有所述多晶硅电阻的侧墙的所述硅衬底表面形成 第三氧化硅层，用于去除步骤三的回刻工艺对所述多晶硅电阻表面以及所述多晶硅电 阻之外的所述硅衬底表面的损伤。

步骤五、在所述第三氧化硅层表面依次淀积第四氧化硅层和第五多晶硅仔晶层。

步骤六、采用光刻和刻蚀工艺打开锗硅外延层窗口，所述锗硅外延层窗口内的所 述第三氧化硅层、所述第四氧化硅层和所述第五多晶硅仔晶层都被去除并将用于形成 所述锗硅HBT的所述有源区表面露出。

步骤七、在形成有所述锗硅外延层窗口的所述硅衬底正面淀积锗硅外延层；在所 述锗硅外延层表面淀积第六氧化硅层。

步骤八、采用光刻工艺形成光刻胶图形并由该光刻胶图形定义出所述锗硅HBT的 基区形成区域，以所述光刻胶图形为掩膜采用湿法刻蚀工艺将所述基区形成区域外的 所述第六氧化硅层去除；以所述光刻胶图形为掩膜采用干法刻蚀工艺将所述基区形成 区域外的所述锗硅外延层和所述第五多晶硅仔晶层去除，所述干法刻蚀工艺最后还包 括一各向同性的过刻蚀工艺，该过刻蚀工艺将所述基区形成区域外的所述第四氧化硅 层表面高低不平处残留的所述锗硅外延层和所述第五多晶硅仔晶层完全去除；所述干 法刻蚀工艺之后由所述光刻胶图形定义区域的所述锗硅外延层组成所述锗硅HBT的基 区。

进一步的改进是，步骤一中所述第一层多晶硅的厚度为1500埃～3000埃，采用 离子注入工艺对所述第一层多晶硅进行掺杂。

进一步的改进是，步骤三中所述第二层氧化硅的厚度为2000埃以上，对所述第 二层氧化硅回刻后采用对所述第二层氧化硅无刻蚀作用的清洗液对所述硅衬底表面 进行清洗。

进一步的改进是，步骤四中所述第三氧化硅层的厚度为30埃～80埃；步骤五中 所述第四氧化硅层的厚度为200埃～500埃，所述第五多晶硅仔晶层的厚度为300埃～ 500埃。

进一步的改进是，步骤七中所述第六氧化硅层的厚度为150埃～300埃。

进一步的改进是，步骤一中所述场氧为局部场氧或浅槽场氧，所述多晶硅电阻位 于所述场氧上方。

进一步的改进是，在步骤一淀积所述第一层多晶硅之前还包括在所述锗硅HBT的 形成区域的所述有源区中形成集电区的步骤，所述集电区和后续形成的所述基区相接 触；在步骤八形成所述基区之后，还包括在所述基区上方形成所述锗硅HBT的由多晶 硅发射区的步骤。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明在进行锗硅HBT的基区刻蚀时是采用湿法刻蚀工艺将基区外的锗硅外 延层表面的氧化硅即第六氧化硅层去除，湿法刻蚀为同向刻蚀，相对于现有技术中为 各向异性刻蚀的干法刻蚀，本发明方法的湿法刻蚀能够将多晶硅电阻侧墙周围的第六 氧化硅完全去除，消除了氧化硅残留，从而也消除了氧化硅残留时对后续的多晶硅即 锗硅外延层和第五多晶硅仔晶层刻蚀时会产生阻挡而形成多晶硅残留的问题，所以本 发明能消除多晶硅残留，进而能提高多晶硅电阻的面内均匀性。

2、本发明形成锗硅HBT的基区时对多晶硅即锗硅外延层和第五多晶硅仔晶层的 干法刻蚀工艺中最后还包括一各向同性的过刻蚀工艺，该过刻蚀工艺能够将第四氧化 硅层表面高低不平处残留多晶硅完成去除，能进一步提高多晶硅电阻的面内均匀性。

3、本发明方法将用于形成侧墙的第二层氧化硅的厚度设置为2000埃以上，能够 增加侧墙的坡度，减少后续形成多晶硅残留的可能性，能进一步提高多晶硅电阻的面 内均匀性。

4、本发明方法在侧墙形成后，采用对氧化硅无刻蚀作用的清洗液对硅衬底表面 进行清洗，且无需采用超声波，能够防止侧墙的减损或脱落，能够防止侧墙的坡度变 陡，进一步的减少后续形成多晶硅残留的可能性，能进一步提高多晶硅电阻的面内均 匀性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1A-图1C是现有方法各步骤中的器件结构示意图；

图2是本发明实施例方法的流程图；

图3A-图3E是本发明实施例方法各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例方法的流程图；如图3A至图3E所示，是本发明实 施例方法各步骤中的器件结构示意图。本发明实施例锗硅HBT工艺中多晶硅电阻集成 制作方法用于实现将多晶硅电阻2和锗硅HBT集成在一起制作，包括如下步骤：

步骤一、如图3A所示，提供一具有场氧1隔离结构的硅衬底，所述硅衬底的有 源区由所述场氧1进行隔离。所述场氧1为局部场氧（LOCOS）或浅槽场氧（STI）。 图3A中只示意出了多晶硅电阻2的形成区域的结构图，锗硅HBT形成区域的结构图 未示出。首先需要在所述锗硅HBT的形成区域的所述有源区中形成所述锗硅HBT的集 电区。

在所述硅衬底上淀积形成厚度为1500埃～3000埃的第一层多晶硅，所述第一层 多晶硅的较佳厚度为2500埃；采用离子注入工艺对所述第一层多晶硅进行掺杂，使 所述第一层多晶硅掺杂后的方块电阻为所要形成的所述多晶硅电阻2的方块电阻。

步骤二、如图3A所示，采用光刻刻蚀工艺对所述第一层多晶硅进行刻蚀，该刻 蚀工艺将所述多晶硅电阻2的形成区域外延的所述第一层多晶硅去除、将所述多晶硅 电阻2的形成区域内的所述第一层多晶硅保留，由刻蚀后所保留的所述第一层多晶硅 组成所述多晶硅电阻2。所述多晶硅电阻2位于所述场氧1上方。

步骤三、如图3A所示，在形成有所述多晶硅电阻2的所述硅衬底表面淀积第二 层氧化硅，对所述第二层氧化硅进行回刻，回刻后所述第二层氧化硅仅保留于所述多 晶硅电阻2的侧面并形成所述多晶硅电阻2的侧墙3。

所述第二层氧化硅的厚度为2000埃以上，较厚的所述第二层氧化硅能使形成的 所述侧墙3具有较小的坡度，能够防止所述侧墙3坡度过陡时所造成的后续基区刻蚀 时的多晶硅残留的问题。

对所述第二层氧化硅回刻后采用对所述第二层氧化硅无刻蚀作用的清洗液对所 述硅衬底表面进行清洗，该清洗并不需要采用超声波，能够防止所述侧墙3的减损或 脱落。

步骤四、如图3B所示，采用热氧化工艺在形成有所述多晶硅电阻2的侧墙3的 所述硅衬底表面形成厚度为30埃～80埃的第三氧化硅层，用于去除步骤三的回刻工 艺对所述多晶硅电阻2表面以及所述多晶硅电阻2之外的所述硅衬底表面的损伤。

步骤五、如图3B所示，在所述第三氧化硅层表面依次淀积第四氧化硅层4和第 五多晶硅仔晶层5。所述第四氧化硅层4的厚度为200埃～500埃，所述第五多晶硅 仔晶层5的厚度为300埃～500埃。

步骤六、如图3C所示，采用光刻和刻蚀工艺打开锗硅外延层窗口，所述锗硅外 延层窗口内的所述第三氧化硅层、所述第四氧化硅层4和所述第五多晶硅仔晶层5都 被去除并将用于形成所述锗硅HBT的所述有源区表面露出。所述锗硅外延层窗口位于 所述锗硅HBT的形成区域中，在图3C中并没有显示出来。

步骤七、如图3C所示，在形成有所述锗硅外延层窗口的所述硅衬底正面淀积锗 硅外延层6；在所述锗硅外延层6表面淀积厚度为150埃～300埃的第六氧化硅层7。 在所述锗硅外延层窗口内且位于露出的所述有源区表面的所述锗硅外延层6为单晶 硅，位于所述第五多晶硅仔晶层5的表面的所述锗硅外延层6为多晶硅。

步骤八、如图3D所示，采用光刻工艺形成光刻胶图形并由该光刻胶图形定义出 所述锗硅HBT的基区形成区域，以所述光刻胶图形为掩膜采用湿法刻蚀工艺将所述基 区形成区域外的所述第六氧化硅层7去除。

如图3E所示，以所述光刻胶图形为掩膜采用干法刻蚀工艺将所述基区形成区域 外的所述锗硅外延层6和所述第五多晶硅仔晶层5去除，所述干法刻蚀工艺最后还包 括一各向同性的过刻蚀工艺，该过刻蚀工艺将所述基区形成区域外的所述第四氧化硅 层4表面高低不平处残留的所述锗硅外延层6和所述第五多晶硅仔晶层5完全去除； 所述干法刻蚀工艺之后由所述光刻胶图形定义区域的所述锗硅外延层6组成所述锗硅 HBT的基区。

在形成所述基区之后，还包括在所述基区上方形成所述锗硅HBT的由多晶硅发射 区的步骤。之后形成进行接触将所述锗硅HBT的集电区、基区和发射区以及所述多晶 硅电阻2的电极引出，之后形成金属互联图形。

以上通过具体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。