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2018-10-19
专利权的转移 IPC(主分类):H01L27/06 登记生效日:20180927 变更前: 变更后: 申请日:20120716
专利申请权、专利权的转移
2015-06-24
授权
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2013-06-12
实质审查的生效 IPC(主分类):H01L27/06 申请日:20120716
实质审查的生效
2012-10-17
公开
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技术领域
本发明属于半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种基于自对准工艺的混 合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及制备方法。
背景技术
在信息技术高度发展的当代，以集成电路为代表的微电子技术是信息技术 的关键。集成电路作为人类历史上发展最快、影响最大、应用最广泛的技术， 其已成为衡量一个国家科学技术水平、综合国力和国防力量的重要标志。
对微电子产业发展产生巨大影响的“摩尔定律”指出：集成电路芯片上的晶 体管数目，约每18个月增加1倍，性能也提升1倍。40多年来，世界微电子 产业始终按照这条定律不断地向前发展，电路规模已由最初的小规模发展到现 在的超大规模。Si材料以其优异的性能，在微电子产业中一直占据着重要的地 位，而以Si材料为基础的CMOS集成电路以低功耗、低噪声、高输入阻抗、 高集成度、可靠性好等优点在集成电路领域中占据着主导地位。
随着器件特征尺寸的逐步减小，尤其是进入纳米尺度以后，微电子技术的 发展越来越逼近材料、技术、器件的极限，面临着巨大的挑战。当器件特征尺 寸缩小到65纳米以后，MOS器件中的短沟效应、强场效应、量子效应、寄生 参量的影响、工艺参数涨落等问题对器件泄漏电流、亚阈特性、开态/关态电流 等性能的影响越来越突出；而且随着无线移动通信的飞速发展，对器件和集成 电路的性能，如频率特性、噪声特性、封装面积、功耗和成本等提出了更高的 要求，传统硅基工艺制备的器件和集成电路越来越无法满足新型、高速电子系 统的需求。
CMOS集成电路的一个重要性能指标，是NMOS和PMOS器件的驱动能 力，而电子和空穴的迁移率分别是决定其驱动能力的关键因素之一。为了提高 NMOS器件和PMOS器件的性能进而提高CMOS集成电路的性能，两种载流 子的迁移率都应当尽可能地高。
早在上世纪五十年代，就已经研究发现在硅材料上施加应力，会改变电子 和空穴的迁移率，从而改变半导体材料上所制备的NMOS和PMOS器件的性 能。但电子和空穴并不总是对同种应力做出相同的反应。同时，在相同的晶面 上制备NMOS器件和PMOS器件，它们的迁移率并不能同时达到最优。
SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）技术是在顶层硅和背衬底之 间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体 硅所无法比拟的优点；实现了集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅 CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容 小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗 电路等优势，因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路 的主流技术。此外，SOI材料还被用来制造MEMS光开关，如利用体微机械加 工技术。
由于Si材料载流子材料迁移率较低，所以采用Si BiCMOS技术制造的集 成电路性能，尤其是频率性能，受到了极大的限制；而对于SiGe BiCMOS技术， 虽然双极晶体管采用了SiGe HBT，但是对于制约BiCMOS集成电路频率特性 提升的单极器件仍采用Si CMOS，所以这些都限制BiCMOS集成电路性能地进 一步提升。
发明内容
本发明的目的在于提供基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集 成器件及制备方法。
本发明的目的在于提供一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变 BiCMOS集成器件，NMOS器件为应变Si平面沟道，PMOS器件为应变SiGe 平面沟道，双极器件的基区为SiGe材料。
进一步、NMOS器件的导电沟道是张应变Si材料，NMOS器件的导电沟 道为平面沟道。
进一步、PMOS器件的导电沟道是压应变SiGe材料，PMOS器件的导电沟 道为平面沟道。
进一步、NMOS器件和PMOS器件的晶面不同，其中NMOS器件的晶面 为（100），PMOS器件的晶面为（110）。
进一步、PMOS器件采用量子阱结构。
进一步、SiGe HBT器件的发射极和基极采用多晶硅接触。
进一步、其制备过程采用自对准工艺，并为全平面结构。
本发明的另一目的在于提供一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶 BiCMOS集成器件的制备方法，包括如下步骤：
第一步、选取两片Si片，一块是N型掺杂浓度为1～5×1015cm-3的Si（110） 衬底片，作为上层有源层的基体材料，另一块是P型掺杂浓度为1～5×1015cm-3的Si（100）衬底片，作为下层有源层的基体材料；对两片Si片表面进行氧化， 氧化层厚度为0.5~1μm，采用化学机械抛光（CMP）工艺对两个氧化层表面进 行抛光；
第二步、对上层有源层基体材料中注入氢，并将两片Si片氧化层相对置于 超高真空环境中在350～480℃的温度下实现键合；将键合后的Si片温度升高 100～200℃，使上层基体材料在注入的氢处断裂，对上层基体材料多余的部分 进行剥离，保留100~200nm的Si材料，并在其断裂表面进行化学机械抛光 （CMP），形成SOI衬底；
第三步、利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600～750℃，在衬底上生 长一层厚度为50～100nm的N型Si外延层，作为集电区，该层掺杂浓度为1 ×1016～1×1017cm-3；
第四步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面淀 积一层SiO2，光刻隔离区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为2.5～ 3.5μm的深槽，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面 淀积一层SiO2和一层SiN，将深槽内表面全部覆盖，最后淀积SiO2将深槽内填 满，形成深槽隔离；
第五步、利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600～800℃，在外延Si 层表面淀积一层厚度为500~700nm的SiO2层，光刻集电极接触区窗口，对衬 底进行磷注入，使集电极接触区掺杂浓度为1×1019～1×1020cm-3，形成集电极 接触区域，再将衬底在950～1100℃温度下，退火15～120s，进行杂质激活；
第六步、刻蚀掉衬底表面的氧化层，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在 600～800℃，在衬底表面淀积二层材料：第一层为SiO2层，厚度为20~40nm； 第二层为P型Poly-Si层，厚度为200~400nm，掺杂浓度为1×1020～1×1021cm-3；
第七步、光刻Poly-Si，形成外基区，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在 600～800℃，在衬底表面淀积SiO2层，厚度为200~400nm，利用化学机械抛光 （CMP）的方法去除Poly-Si表面的SiO2；
第八步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，淀积一SiN层， 厚度为50~100nm，光刻发射区窗口，刻蚀掉发射区窗口内的SiN层和Poly-Si 层；再利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面淀积一 SiN层，厚度为10~20nm，干法刻蚀掉发射窗SiN，形成侧墙；
第九步、利用湿法刻蚀，对窗口内SiO2层进行过腐蚀，形成基区区域，利 用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～750℃，在基区区域选择性生长SiGe 基区，Ge组分为15~25％，掺杂浓度为5×1018~5×1019cm-3，厚度为20~60nm；
第十步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面淀 积Poly-Si，厚度为200~400nm，再对衬底进行磷注入，并利用化学机械抛光 （CMP）去除发射极接触孔区域以外表面的Poly-Si，形成发射极；
第十一步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面 淀积SiO2层，在950～1100℃温度下，退火15～120s，进行杂质激活；
第十二步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面 淀积一层SiO2，光刻NMOS器件有源区，利用干法刻蚀工艺，在NMOS器件 有源区，刻蚀出深度为1.5～2.5μm的深槽，将中间的氧化层刻透；利用化学汽 相淀积（CVD）方法，在600～750℃，在（100）晶面衬底的NMOS器件有源 区上选择性外延生长四层材料：第一层是厚度为200～400nm的P型Si缓冲层， 掺杂浓度为1～5×1015cm-3；第二层是厚度为1.3～2.1nm的P型SiGe渐变层， 该层底部Ge组分是0％，顶部Ge组分是15～25％，掺杂浓度为1～5×1015cm-3； 第三层是Ge组分为15～25％，厚度为200～400nm的P型SiGe层，掺杂浓度 为0.5～5×1017cm-3；第四层是厚度为8～20nm的P型应变Si层，掺杂浓度为 0.5～5×1017cm-3，作为NMOS器件的沟道；利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2；
第十三步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在衬底表面 淀积一层SiO2，光刻PMOS器件区域，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在 600～750℃，在PMOS器件有源区上沿（110）晶面选择性外延生长三层材料： 第一层是厚度为200～400nm的N型Si缓冲层，掺杂浓度为0.5～5×1017cm-3； 第二层是厚度为8～20nm的N型SiGe应变层，Ge组分是15～25%，掺杂浓 度为0.5～5×1017cm-3，作为PMOS器件的沟道；第三层是厚度为3～5nm的本 征弛豫Si帽层，形成PMOS器件有源区；利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2；
第十四步、光刻浅槽区，利用干法刻蚀工艺，在浅槽区刻蚀出深度为0.3～ 0.5μm的浅槽；再利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在浅槽内 填充SiO2；最后，用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成浅 槽隔离；
第十五步、在300～400℃，在有源区上用原子层化学汽相淀积（ALCVD） 的方法淀积HfO2层，厚度为6～10nm，作为NMOS器件和PMOS器件的栅介 质，再利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～750℃，在栅介质层上淀积一 层厚度为100～500nm的本征Poly-SiGe作为栅电极，Ge组分为10～30%；光 刻NMOS和PMOS器件栅介质与栅多晶，形成栅极；
第十六步、光刻NMOS器件有源区，对NMOS器件有源区进行N型离子 注入，形成掺杂浓度为1～5×1018cm-3的N型轻掺杂源漏结构（N-LDD）区域； 光刻PMOS器件有源区，对PMOS器件有源区进行P型离子注入，形成掺杂浓 度为1～5×1018cm-3的P型轻掺杂源漏结构（P-LDD）区域；
第十七步、利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃，在整个衬底 上淀积一厚度为3～5nm的SiO2层，用干法刻蚀掉这层SiO2，形成NMOS器 件和PMOS器件栅极侧墙；
第十八步、光刻NMOS器件有源区，在NMOS器件有源区进行N型离子 注入，自对准生成NMOS器件的源区、漏区和栅极；光刻PMOS器件有源区， 在PMOS器件有源区进行N型离子注入，自对准生成PMOS器件的源区、漏 区和栅极；
第十九步、在整个衬底上用化学汽相淀积（CVD）方法，在600～800℃， 淀积300～500nm厚的SiO2层；光刻出引线窗口，在整个衬底上溅射一层金属 钛（Ti），合金，自对准形成金属硅化物，清洗表面多余的金属，形成金属接触； 溅射金属，光刻引线，构成MOS导电沟道为22～45nm的基于自对准工艺的混 合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件。
进一步、沟道长度取22～45nm。
进一步、该制备方法中所涉及的最高温度根据第九步到第十九步中的化学 汽相淀积（CVD）工艺温度决定，最高温度小于等于800℃。
进一步、基区厚度根据第九步SiGe的外延层厚度来决定，取20～60nm。
进一步、集电区厚度根据第二步SOI上层Si厚度和第三步生长的Si外延 层的厚度来决定，取150～250nm。
本发明的另一目的在于提供一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变 BiCMOS集成电路的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，SOI衬底材料制备的实现方法为：
（1a）选取N型掺杂浓度为1×1015cm-3的Si片，晶面为（110），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为0.5μm，作为上层的基体材料，并在该基体材料中注 入氢；
（1b）选取P型掺杂浓度为1×1015cm-3的Si片，晶面为（100），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为0.5μm，作为下层的基体材料；
（1c）采用化学机械抛光（CMP）工艺，分别对下层和注入氢后的上层基 体材料表面进行抛光处理；
（1d）将抛光处理后的下层和上层基体材料表面SiO2相对紧贴，置于超高 真空环境中在350℃温度下实现键合；
（1e）将键合后的基片温度升高200℃，使上层基体材料在注入的氢处断 裂，对上层基体材料多余的部分进行剥离，保留100nm的Si材料，并在该断 裂表面进行化学机械抛光（CMP），形成SOI结构；
（1f）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在上层Si材料上生 长一层厚度为50nm的N型外延Si层，作为集电区，该层掺杂浓度为1× 1016cm-3；
步骤2，深槽隔离制备的实现方法为：
（2a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（2b）光刻隔离区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为2.5μm的 深槽；
（2c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在深槽内表面淀积SiO2层，将深槽内表面全部覆盖；
（2d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在深槽内SiO2层上再 淀积一层SiN层，将深槽内表面全部覆盖；
（2e）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在深槽内填充SiO2， 利用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成深槽隔离；
步骤3，集电极接触区制备的实现方法为：
（3a）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在外延Si层表面淀 积一层厚度为500nm的氧化层；
（3b）光刻集电极接触区窗口；
（3c）对衬底进行磷注入，使集电极接触区掺杂浓度为1×1019cm-3，形成 集电极接触区域；
（3d）将衬底在950℃温度下，退火15s，进行杂质激活；
步骤4，基区接触制备的实现方法为：
（4a）刻蚀掉衬底表面氧化层，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃， 在衬底表面淀积一SiO2层，厚度为20nm；
（4b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一P 型Poly-Si层，作为基区接触区，该层厚度为200nm，掺杂浓度为1×1020cm-3；
（4c）光刻Poly-Si，形成外基区，在600℃，在衬底表面淀积SiO2层，厚 度为200nm，利用化学机械抛光（CMP）的方法，去除Poly-Si表面的SiO2；
（4d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一SiN 层，厚度为50nm；
（4e）光刻发射区窗口，刻蚀掉发射区窗口内的SiN层和Poly-Si层；
（4f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiN层，厚度为10nm；
步骤5，基区材料制备的实现方法为：
（5a）利用干法，刻蚀掉发射窗SiN，形成侧墙；
（5b）利用湿法刻蚀，对窗口内SiO2层进行过腐蚀，形成基区区域；
（5c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在基区区域选择性生 长SiGe基区，Ge组分为15％，掺杂浓度为5×1018cm-3，厚度为20nm；
步骤6，发射区制备的实现方法为：
（6a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积Poly-Si， 厚度为200nm；
（6b）对衬底进行磷注入，并利用化学机械抛光（CMP）去除发射极接触 孔区域以外表面的Poly-Si，形成发射极；
（6c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积SiO2层，在950℃温度下退火120s，激活杂质；
步骤7，NMOS器件区制备的实现方法为：
（7a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（7b）光刻NMOS器件有源区，利用干法刻蚀工艺，在NMOS器件有源 区，刻蚀出深度为1.5μm的深槽，将氧化层刻透；
（7c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在深槽内沿（100） 晶面生长一层厚度为200nm的P型Si缓冲层，掺杂浓度为1×1015cm-3；
（7d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，P型缓冲层上生长 一层厚度为1.3μm的P型Ge组分梯形分布的SiGe，底部Ge组分为0%，顶 部为15%，掺杂浓度为1×1015cm-3；
（7e）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在Ge组分梯形分布 的SiGe层上生长一层厚度为200nm的P型SiGe层，Ge组分为15％，掺杂浓 度为5×1016cm-3；
（7f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在SiGe层上生长一层 厚度为20nm的应变Si层，掺杂浓度为5×1016cm-3，作为NMOS器件的沟道；
（7g）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2；
步骤8，PMOS器件区制备的实现方法为：
（8a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（8b）光刻PMOS器件区域，利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃， 在PMOS器件有源区沿（110）晶面生长一层厚度为200nm的N型Si缓冲层， 掺杂浓度为5×1016cm-3；
（8c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在Si缓冲层上生长 一层厚度为20nm的P型SiGe层，Ge组分为15%，掺杂浓度为5×1016cm-3；
（8d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在应变SiGe层上生 长一层厚度为5nm的本征弛豫Si帽层，形成PMOS器件有源区；
（8e）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2；
步骤9，浅槽隔离制备的实现方法为：
（9a）光刻浅槽区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为0.3μm的 浅槽；
（9b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在浅槽内填充SiO2；
（9c）用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成浅槽隔离；
步骤10，MOS器件栅极与轻掺杂源漏（LDD）制备的实现方法为：
（10a）在300℃，在有源区上用原子层化学汽相淀积（ALCVD）的方法 淀积HfO2层，厚度为6nm，作为NMOS器件和PMOS器件的栅介质；
（10b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在栅介质层上淀积一 层本征的Poly-SiGe，厚度为100nm，Ge组分为10%；
（10c）光刻MOS器件栅介质与栅多晶，形成栅极；
（10d）光刻NMOS器件有源区，对NMOS器件有源区进行N型离子注入， 形成掺杂浓度为1×1018cm-3的N型轻掺杂源漏结构（N-LDD）区域；
（10e）光刻PMOS器件有源区，对PMOS器件有源区进行P型离子注入， 形成掺杂浓度为1×1018cm-3的P型轻掺杂源漏结构（P-LDD）区域；
步骤11，MOS器件形成的实现方法为：
（11a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在整个衬底上淀积一 厚度为3nm的SiO2层；
（11b）利用干法刻蚀工艺，蚀掉这层SiO2，保留NMOS器件和PMOS器 件栅极侧墙；
（11c）光刻NMOS器件有源区，在NMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成NMOS器件的源、漏区和栅极；
（11d）光刻PMOS器件有源区，在PMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成PMOS器件的源、漏区和栅极；
步骤12，构成BiCMOS集成电路的实现方法为：
（12a）用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在整个衬底上淀积300nm 厚的SiO2层；
（12b）光刻引线窗口，在整个衬底上溅射一层金属镍（Ti），合金，自对 准形成金属硅化物，清洗表面多余的金属，形成金属接触；
（12c）溅射金属，光刻引线，分别形成NMOS器件的源电极、栅电极、 漏电极和PMOS器件的漏电极、源电极、栅电极，以及双极晶体管发射极金属 引线、基极金属引线、集电极金属引线，最终构成MOS导电沟道为22nm的基 于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及电路。
本发明具有如下优点：
1．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件及电路中，采用了混合晶面衬底技术，即在同一个衬底片上分布有（100）和 （110）这两种晶面，在（100）晶面上电子迁移率最高，而对于空穴，（110） 晶面上最高，为（100）晶面上的2.5倍，本发明结合了载流子迁移率同时达到 最高的两种晶面，能在不降低一种类型器件的载流子的迁移率的情况下，提高 另一种类型器件的载流子的迁移率；
2．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件，采用选择性外延技术，分别在NMOS器件和PMOS器件有源区选择性生 长张应变Si和压应变SiGe材料，使NMOS器件和PMOS器件频率性能和电流 驱动能力等电学性能能够获得同时提升，从而CMOS器件与集成电路性能获得 了增强；
3．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件结构中MOS器件采用了高K值的HfO2作为栅介质，提高了MOS器件的栅 控能力，增强了MOS器件的电学性能；
4．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件结构中PMOS器件为量子阱器件，即应变SiGe沟道层处于Si帽层和体Si 层之间，与表面沟道器件相比，该器件能有效地降低沟道界面散射，提高了器 件电学特性；同时，量子阱可以使热电子注入栅介质中的问题得到改善，增加 了器件和电路的可靠性；
5．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件工艺中，采用Poly-SiGe材料作为栅电极，其功函数随Ge组分的变化而变化， 通过调节Poly-SiGe中Ge组分，实现CMOS阈值电压可连续调整，减少了工 艺步骤，降低了工艺难度；
6．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件过程中涉及的最高温度为800℃，低于引起应变Si沟道应力弛豫的工艺温度， 因此该制备方法能有效地保持应变Si沟道应力，提高集成电路的性能；
7.本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件，在制备过程中，采用全自对准工艺，有效地减小了寄生电阻与电容，提高 了器件的电流与频率特性；
8.本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件，发射极和基极采用多晶，可以获得较薄的结深，减小器件的寄生参数，提 高器件性能。
附图说明
图1是本发明提供的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及电路制备 方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS 集成器件，NMOS器件为应变Si平面沟道，PMOS器件为应变SiGe平面沟道， 双极器件基区为SiGe材料。
作为本发明实施例的一优化方案，NMOS器件的导电沟道是张应变Si材 料，NMOS器件的导电沟道为平面沟道。
作为本发明实施例的一优化方案，PMOS器件的导电沟道是压应变SiGe 材料，PMOS器件的导电沟道为平面沟道。
作为本发明实施例的一优化方案，NMOS器件和PMOS器件的晶面不同， 其中NMOS器件的晶面为（100），PMOS器件的晶面为（110）。
作为本发明实施例的一优化方案，PMOS器件采用量子阱结构。
作为本发明实施例的一优化方案，SiGe HBT器件的发射极和基极采用多晶 硅接触。
作为本发明实施例的一优化方案，其制备过程采用自对准工艺，并为全平 面结构。
以下参照附图1，对本发明基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS 集成器件及电路制备的工艺流程作进一步详细描述。
实施例1：制备22nm基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集 成器件及电路，具体步骤如下：
步骤1，SOI衬底材料制备。
（1a）选取N型掺杂浓度为1×1015cm-3的Si片，晶面为（110），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为0.5μm，作为上层的基体材料，并在该基体材料中注 入氢；
（1b）选取P型掺杂浓度为1×1015cm-3的Si片，晶面为（100），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为0.5μm，作为下层的基体材料；
（1c）采用化学机械抛光（CMP）工艺，分别对下层和注入氢后的上层基 体材料表面进行抛光处理；
（1d）将抛光处理后的下层和上层基体材料表面SiO2相对紧贴，置于超高 真空环境中在350℃温度下实现键合；
（1e）将键合后的基片温度升高200℃，使上层基体材料在注入的氢处断裂， 对上层基体材料多余的部分进行剥离，保留100nm的Si材料，并在该断裂表 面进行化学机械抛光（CMP），形成SOI结构；
（1f）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在上层Si材料上生 长一层厚度为50nm的N型外延Si层，作为集电区，该层掺杂浓度为1× 1016cm-3。
步骤2，深槽隔离制备。
（2a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（2b）光刻隔离区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为2.5μm的 深槽；
（2c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在深槽内表面淀积SiO2层，将深槽内表面全部覆盖；
（2d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在深槽内SiO2层上再 淀积一层SiN层，将深槽内表面全部覆盖；
（2e）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在深槽内填充SiO2， 利用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成深槽隔离。
步骤3，集电极接触区制备。
（3a）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在外延Si层表面淀 积一层厚度为500nm的氧化层；
（3b）光刻集电极接触区窗口；
（3c）对衬底进行磷注入，使集电极接触区掺杂浓度为1×1019cm-3，形成 集电极接触区域；
（3d）将衬底在950℃温度下，退火15s，进行杂质激活。
步骤4，基区接触制备。
（4a）刻蚀掉衬底表面氧化层，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃， 在衬底表面淀积一SiO2层，厚度为20nm；
（4b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一P 型Poly-Si层，作为基区接触区，该层厚度为200nm，掺杂浓度为1×1020cm-3；
（4c）光刻Poly-Si，形成外基区，在600℃，在衬底表面淀积SiO2层，厚 度为200nm，利用化学机械抛光（CMP）的方法，去除Poly-Si表面的SiO2；
（4d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一SiN 层，厚度为50nm；
（4e）光刻发射区窗口，刻蚀掉发射区窗口内的SiN层和Poly-Si层；
（4f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiN层，厚度为10nm。
步骤5，基区材料制备。
（5a）利用干法，刻蚀掉发射窗SiN，形成侧墙；
（5b）利用湿法刻蚀，对窗口内SiO2层进行过腐蚀，形成基区区域；
（5c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在基区区域选择性生 长SiGe基区，Ge组分为15％，掺杂浓度为5×1018cm-3，厚度为20nm。
步骤6，发射区制备。
（6a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积Poly-Si， 厚度为200nm；
（6b）对衬底进行磷注入，并利用化学机械抛光（CMP）去除发射极接触 孔区域以外表面的Poly-Si，形成发射极；
（6c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积SiO2层，在950℃温度下退火120s，激活杂质。
步骤7，NMOS器件区制备。
（7a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（7b）光刻NMOS器件有源区，利用干法刻蚀工艺，在NMOS器件有源 区，刻蚀出深度为1.5μm的深槽，将氧化层刻透；
（7c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在深槽内沿（100） 晶面生长一层厚度为200nm的P型Si缓冲层，掺杂浓度为1×1015cm-3；
（7d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，P型缓冲层上生长 一层厚度为1.3μm的P型Ge组分梯形分布的SiGe，底部Ge组分为0%，顶 部为15％，掺杂浓度为1×1015cm-3；
（7e）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在Ge组分梯形分布 的SiGe层上生长一层厚度为200nm的P型SiGe层，Ge组分为15％，掺杂浓 度为5×1016cm-3；
（7f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在SiGe层上生长一层 厚度为20nm的应变Si层，掺杂浓度为5×1016cm-3，作为NMOS器件的沟道；
（7g）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2。
步骤8，PMOS器件区制备。
（8a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（8b）光刻PMOS器件区域，利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃， 在PMOS器件有源区沿（110）晶面生长一层厚度为200nm的N型Si缓冲层， 掺杂浓度为5×1016cm-3；
（8c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在Si缓冲层上生长 一层厚度为20nm的P型SiGe层，Ge组分为15%，掺杂浓度为5×1016cm-3；
（8d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在600℃，在应变SiGe层上生 长一层厚度为5nm的本征弛豫Si帽层，形成PMOS器件有源区；
（8e）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2。
步骤9，浅槽隔离制备。
（9a）光刻浅槽区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为0.3μm的 浅槽；
（9b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在浅槽内填充SiO2；
（9c）用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成浅槽隔离。
步骤10，MOS器件栅极与轻掺杂源漏（LDD）制备。
（10a）在300℃，在有源区上用原子层化学汽相淀积（ALCVD）的方法 淀积HfO2层，厚度为6nm，作为NMOS器件和PMOS器件的栅介质；
（10b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在栅介质层上淀积一 层本征的Poly-SiGe，厚度为100nm，Ge组分为10%；
（10c）光刻MOS器件栅介质与栅多晶，形成栅极；
（10d）光刻NMOS器件有源区，对NMOS器件有源区进行N型离子注入， 形成掺杂浓度为1×1018cm-3的N型轻掺杂源漏结构（N-LDD）区域；
（10e）光刻PMOS器件有源区，对PMOS器件有源区进行P型离子注入， 形成掺杂浓度为1×1018cm-3的P型轻掺杂源漏结构（P-LDD）区域。
步骤11，MOS器件形成。
（11a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在整个衬底上淀积一 厚度为3nm的SiO2层；
（11b）利用干法刻蚀工艺，蚀掉这层SiO2，保留NMOS器件和PMOS器 件栅极侧墙；
（11c）光刻NMOS器件有源区，在NMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成NMOS器件的源、漏区和栅极；
（11d）光刻PMOS器件有源区，在PMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成PMOS器件的源、漏区和栅极。
步骤12，构成BiCMOS集成电路。
（12a）用化学汽相淀积（CVD）方法，在600℃，在整个衬底上淀积300nm 厚的SiO2层；
（12b）光刻引线窗口，在整个衬底上溅射一层金属钛（Ti），合金，自对 准形成金属硅化物，清洗表面多余的金属，形成金属接触；
（12c）溅射金属，光刻引线，分别形成NMOS器件的源电极、栅电极、 漏电极和PMOS器件的漏电极、源电极、栅电极，以及双极晶体管发射极金属 引线、基极金属引线、集电极金属引线，最终构成MOS导电沟道为22nm的基 于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及电路。
实施例2：制备30nm基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集 成器件及电路，具体步骤如下：
步骤1，SOI衬底材料制备。
（1a）选取N型掺杂浓度为3×1015cm-3的Si片，晶面为（110），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为0.75μm，作为上层的基体材料，并在该基体材料中注 入氢；
（1b）选取P型掺杂浓度为3×1015cm-3的Si片，晶面为（100），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为0.75μm，作为下层的基体材料；
（1c）采用化学机械抛光（CMP）工艺，分别对下层和注入氢后的上层有 源层基体材料表面进行抛光处理；
（1d）将抛光处理后的下层和上层基体材料表面SiO2相对紧贴，置于超高 真空环境中在400℃温度下实现键合；
（1e）将键合后的基片温度升高150℃，使上层基体材料在注入的氢处断 裂，对上层基体材料多余的部分进行剥离，保留150nm的Si材料，并在该断 裂表面进行化学机械抛光（CMP），形成SOI结构；
（1f）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，在上层Si材料上生 长一层厚度为80nm的N型外延Si层，作为集电区，该层掺杂浓度为5× 1016cm-3。
步骤2，深槽隔离制备。
（2a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（2b）光刻隔离区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为3μm的深 槽；
（2c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在深槽内表面淀积SiO2层，将深槽内表面全部覆盖；
（2d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在深槽内SiO2层上再 淀积一层SiN层，将深槽内表面全部覆盖；
（2e）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在深槽内填充SiO2， 利用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成深槽隔离。
步骤3，集电极接触区制备。
（3a）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，在外延Si层表面淀 积一层厚度为600nm的氧化层；
（3b）光刻集电极接触区窗口；
（3c）对衬底进行磷注入，使集电极接触区掺杂浓度为5×1019cm-3，形成 集电极接触区域；
（3d）将衬底在1000℃温度下，退火60s，进行杂质激活。
步骤4，基区接触制备。
（4a）刻蚀掉衬底表面氧化层，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃， 在衬底表面淀积一SiO2层，厚度为30nm；
（4b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积一P 型Poly-Si层，作为基区接触区，该层厚度为300nm，掺杂浓度为5×1020cm-3；
（4c）光刻Poly-Si，形成外基区，在700℃，在衬底表面淀积SiO2层，厚 度为300nm，利用化学机械抛光（CMP）的方法，去除Poly-Si表面的SiO2；
（4d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积一SiN 层，厚度为80nm；
（4e）光刻发射区窗口，刻蚀掉发射区窗口内的SiN层和Poly-Si层；
（4f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积一层 SiN层，厚度为15nm。
步骤5，基区材料制备。
（5a）利用干法，刻蚀掉发射窗SiN，形成侧墙；
（5b）利用湿法刻蚀，对窗口内SiO2层进行过腐蚀，形成基区区域；
（5c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在基区区域选择性生 长SiGe基区，Ge组分为20％，掺杂浓度为1×1019cm-3，厚度为40nm。
步骤6，发射区制备。
（6a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积Poly-Si， 厚度为300nm；
（6b）对衬底进行磷注入，并利用化学机械抛光（CMP）去除发射极接触 孔区域以外表面的Poly-Si，形成发射极；
（6c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积SiO2层，在1000℃温度下退火60s，激活杂质。
步骤7，NMOS器件区制备。
（7a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（7b）光刻NMOS器件有源区，利用干法刻蚀工艺，在NMOS器件有源 区，刻蚀出深度为2μm的深槽，将氧化层刻透；
（7c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，在深槽内沿（100） 晶面生长一层厚度为300nm的P型Si缓冲层，掺杂浓度为3×1015cm-3；
（7d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，P型缓冲层上生长 一层厚度为1.7μm的P型Ge组分梯形分布的SiGe，底部Ge组分为0%，顶 部为20%，掺杂浓度为3×1015cm-3；
（7e）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，在Ge组分梯形分布 的SiGe层上生长一层厚度为300nm的P型SiGe层，Ge组分为20％，掺杂浓 度为1×1017cm-3；
（7f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在SiGe层上生长一层 厚度为15nm的应变Si层，掺杂浓度为1×1017cm-3，作为NMOS器件的沟道；
（7g）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2。
步骤8，PMOS器件区制备。
（8a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（8b）光刻PMOS器件区域，利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃， 在PMOS器件有源区沿（110）晶面生长一层厚度为300nm的N型Si缓冲层， 掺杂浓度为1×1017cm-3；
（8c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，在Si缓冲层上生长 一层厚度为15nm的P型SiGe层，Ge组分为20%，掺杂浓度为1×1017cm-3；
（8d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在700℃，在应变SiGe层上生 长一层厚度为4nm的本征弛豫Si帽层，形成PMOS器件有源区；
（8e）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2。
步骤9，浅槽隔离制备。
（9a）光刻浅槽区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为0.4μm的 浅槽；
（9b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在浅槽内填充SiO2；
（9c）用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成浅槽隔离。
步骤10，MOS器件栅极与轻掺杂源漏（LDD）制备。
（10a）在350℃，在有源区上用原子层化学汽相淀积（ALCVD）的方法 淀积HfO2层，厚度为8nm，作为NMOS器件和PMOS器件的栅介质；
（10b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在栅介质层上淀积一 层本征的Poly-SiGe，厚度为300nm，Ge组分为20%；
（10c）光刻MOS器件栅介质与栅多晶，形成栅极；
（10d）光刻NMOS器件有源区，对NMOS器件有源区进行N型离子注入， 形成掺杂浓度为3×1018cm-3的N型轻掺杂源漏结构（N-LDD）区域；
（10e）光刻PMOS器件有源区，对PMOS器件有源区进行P型离子注入， 形成掺杂浓度为3×1018cm-3的P型轻掺杂源漏结构（P-LDD）区域。
步骤11，MOS器件形成。
（11a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在整个衬底上淀积一 厚度为4nm的SiO2层；
（11b）利用干法刻蚀工艺，蚀掉这层SiO2，保留NMOS器件和PMOS器 件栅极侧墙；
（11c）光刻NMOS器件有源区，在NMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成NMOS器件的源、漏区和栅极；
（11d）光刻PMOS器件有源区，在PMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成PMOS器件的源、漏区和栅极。
步骤12，构成BiCMOS集成电路。
（12a）用化学汽相淀积（CVD）方法，在700℃，在整个衬底上淀积400nm 厚的SiO2层；
（12b）光刻引线窗口，在整个衬底上溅射一层金属钛（Ti），合金，自对 准形成金属硅化物，清洗表面多余的金属，形成金属接触；
（12c）溅射金属，光刻引线，分别形成NMOS器件的源电极、栅电极、 漏电极和PMOS器件的漏电极、源电极、栅电极，以及双极晶体管发射极金属 引线、基极金属引线、集电极金属引线，最终构成MOS导电沟道为30nm的基 于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及电路。
实施例3：制备45nm基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集 成器件及电路，具体步骤如下：
步骤1，SOI衬底材料制备。
（1a）选取N型掺杂浓度为5×1015cm-3的Si片，晶面为（110），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为1μm，作为上层的基体材料，并在该基体材料中注入 氢；
（1b）选取P型掺杂浓度为5×1015cm-3的Si片，晶面为（100），对其表面 进行氧化，氧化层厚度为1μm，作为下层的基体材料；
（1c）采用化学机械抛光（CMP）工艺，分别对下层层和注入氢后的上层 基体材料表面进行抛光处理；
（1d）将抛光处理后的下层和上层基体材料表面SiO2相对紧贴，置于超高 真空环境中在480℃温度下实现键合；
（1e）将键合后的基片温度升高100℃，使上层基体材料在注入的氢处断 裂，对上层基体材料多余的部分进行剥离，保留200nm的Si材料，并在该断 裂表面进行化学机械抛光（CMP），形成SOI结构；
（1f）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃，在上层Si材料上生 长一层厚度为100nm的N型外延Si层，作为集电区，该层掺杂浓度为1× 1017cm-3。
步骤2，深槽隔离制备。
（2a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（2b）光刻隔离区，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为3.5μm的 深槽；
（2c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在深槽内表面淀积SiO2层，将深槽内表面全部覆盖；
（2d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在深槽内SiO2层上再 淀积一层SiN层，将深槽内表面全部覆盖；
（2e）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在深槽内填充SiO2， 利用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成深槽隔离。
步骤3，集电极接触区制备。
（3a）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在800℃，在外延Si层表面淀 积一层厚度为700nm的氧化层；
（3b）光刻集电极接触区窗口；
（3c）对衬底进行磷注入，使集电极接触区掺杂浓度为1×1020cm-3，形成 集电极接触区域；
（3d）将衬底在1100℃温度下，退火15s，进行杂质激活。
步骤4，基区接触制备。
（4a）刻蚀掉衬底表面氧化层，利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃， 在衬底表面淀积一SiO2层，厚度为40nm；
（4b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积一P 型Poly-Si层，作为基区接触区，该层厚度为400nm，掺杂浓度为1×1021cm-3；
（4c）光刻Poly-Si，形成外基区，在800℃，在衬底表面淀积SiO2层，厚 度为400nm，利用化学机械抛光（CMP）的方法，去除Poly-Si表面的SiO2；
（4d）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积一SiN 层，厚度为100nm；
（4e）光刻发射区窗口，刻蚀掉发射区窗口内的SiN层和Poly-Si层；
（4f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积一层 SiN层，厚度为20nm。
步骤5，基区材料制备。
（5a）利用干法，刻蚀掉发射窗SiN，形成侧墙；
（5b）利用湿法刻蚀，对窗口内SiO2层进行过腐蚀，形成基区区域；
（5c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在750℃，在基区区域选择性生 长SiGe基区，Ge组分为25％，掺杂浓度为5×1019cm-3，厚度为60nm。
步骤6，发射区制备。
（6a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积Poly-Si， 厚度为400nm；
（6b）对衬底进行磷注入，并利用化学机械抛光（CMP）去除发射极接触 孔区域以外表面的Poly-Si，形成发射极；
（6c）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积SiO2层，在1100℃温度下退火15s，激活杂质。
步骤7，NMOS器件区制备。
（7a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（7b）光刻NMOS器件有源区，利用干法刻蚀工艺，在NMOS器件有源 区，刻蚀出深度为2.5μm的深槽，将氧化层刻透；
（7c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃，在深槽内沿（100） 晶面生长一层厚度为400nm的P型Si缓冲层，掺杂浓度为5×1015cm-3；
（7d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃，P型缓冲层上生长 一层厚度为2.1μm的P型Ge组分梯形分布的SiGe，底部Ge组分为0%，顶 部为25%，掺杂浓度为5×1015cm-3；
（7e）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃，在Ge组分梯形分布 的SiGe层上生长一层厚度为400nm的P型SiGe层，Ge组分为25％，掺杂浓 度为5×1017cm-3；
（7f）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在750℃，在SiGe层上生长一层 厚度为8nm的应变Si层，掺杂浓度为5×1017cm-3，作为NMOS器件的沟道；
（7g）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2。
步骤8，PMOS器件区制备。
（8a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在衬底表面淀积一层 SiO2；
（8b）光刻PMOS器件区域，利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃， 在PMOS器件有源区沿（110）晶面生长一层厚度为400nm的N型Si缓冲层， 掺杂浓度为5×1017cm-3；
（8c）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃，在Si缓冲层上生长 一层厚度为8nm的P型SiGe层，Ge组分为25％，掺杂浓度为5×1017cm-3；
（8d）利用化学汽相淀积（CVD）的方法，在750℃，在应变SiGe层上生 长一层厚度为3nm的本征弛豫Si帽层，形成PMOS器件有源区；
（8e）利用湿法腐蚀，刻蚀掉表面的层SiO2。
步骤9，浅槽隔离制备。
（9a）光刻浅槽，利用干法刻蚀工艺，在隔离区刻蚀出深度为0.5μm的浅 槽；
（9b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在浅槽内填充SiO2；
（9c）用化学机械抛光（CMP）方法，除去多余的氧化层，形成浅槽隔离。
步骤10，MOS器件栅极与轻掺杂源漏（LDD）制备。
（10a）在400℃，在有源区上用原子层化学汽相淀积（ALCVD）的方法 淀积HfO2层，厚度为10nm，作为NMOS器件和PMOS器件的栅介质；
（10b）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在750℃，在栅介质层上淀积一 层本征的Poly-SiGe，厚度为500nm，Ge组分为30%；
（10c）光刻MOS器件栅介质与栅多晶，形成栅极；
（10d）光刻NMOS器件有源区，对NMOS器件有源区进行N型离子注入， 形成掺杂浓度为5×1018cm-3的N型轻掺杂源漏结构（N-LDD）区域；
（10e）光刻PMOS器件有源区，对PMOS器件有源区进行P型离子注入， 形成掺杂浓度为5×1018cm-3的P型轻掺杂源漏结构（P-LDD）区域。
步骤11，MOS器件形成。
（11a）利用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在整个衬底上淀积一 厚度为5nm的SiO2层；
（11b）利用干法刻蚀工艺，蚀掉这层SiO2，保留NMOS器件和PMOS器 件栅极侧墙；
（11c）光刻NMOS器件有源区，在NMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成NMOS器件的源、漏区和栅极；
（11d）光刻PMOS器件有源区，在PMOS器件有源区进行N型离子注入， 自对准生成PMOS器件的源、漏区和栅极。
步骤12，构成BiCMOS集成电路。
（12a）用化学汽相淀积（CVD）方法，在800℃，在整个衬底上淀积500nm 厚的SiO2层；
（12b）光刻引线窗口，在整个衬底上溅射一层金属钛（Ti），合金，自对 准形成金属硅化物，清洗表面多余的金属，形成金属接触；
（12c）溅射金属，光刻引线，分别形成NMOS器件的源电极、栅电极、 漏电极和PMOS器件的漏电极、源电极、栅电极，以及双极晶体管发射极金属 引线、基极金属引线、集电极金属引线，最终构成MOS导电沟道为45nm的基 于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器件及电路。
本发明实施例提供的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成 器件及制备方法具有如下优点：
1．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件及电路中，采用了混合晶面衬底技术，即在同一个衬底片上分布有（100）和 （110）这两种晶面，在（100）晶面上电子迁移率最高，而对于空穴，（110） 晶面上最高，为（100）晶面上的2.5倍，本发明结合了载流子迁移率同时达到 最高的两种晶面，能在不降低一种类型器件的载流子的迁移率的情况下，提高 另一种类型器件的载流子的迁移率；
2．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件，采用选择性外延技术，分别在NMOS器件和PMOS器件有源区选择性生 长张应变Si和压应变SiGe材料，使NMOS器件和PMOS器件频率性能和电流 驱动能力等电学性能能够获得同时提升，从而CMOS器件与集成电路性能获得 了增强；
3．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件结构中MOS器件采用了高K值的HfO2作为栅介质，提高了MOS器件的栅 控能力，增强了MOS器件的电学性能；
4．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件结构中PMOS器件为量子阱器件，即应变SiGe沟道层处于Si帽层和体Si 层之间，与表面沟道器件相比，该器件能有效地降低沟道界面散射，提高了器 件电学特性；同时，量子阱可以使热电子注入栅介质中的问题得到改善，增加 了器件和电路的可靠性；
5．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件工艺中，采用Poly-SiGe材料作为栅电极，其功函数随Ge组分的变化而变化， 通过调节Poly-SiGe中Ge组分，实现CMOS阈值电压可连续调整，减少了工 艺步骤，降低了工艺难度；
6．本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件过程中涉及的最高温度为800℃，低于引起应变Si沟道应力弛豫的工艺温度， 因此该制备方法能有效地保持应变Si沟道应力，提高集成电路的性能；
7.本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件，在制备过程中，采用全自对准工艺，有效地减小了寄生电阻与电容，提高 了器件的电流与频率特性；
8.本发明制备的基于自对准工艺的混合晶面双多晶应变BiCMOS集成器 件，发射极和基极采用多晶，可以获得较薄的结深，减小器件的寄生参数，提 高器件性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
机译： 通过氧化工艺使集成电路器件中的双多晶硅层自对准的方法
机译： 用于形成具有基本相同的器件架构的双多晶硅MOS和双极晶体管的BiCMOS工艺
机译： 具有沟槽隔离的多晶硅自对准双极器件及其制造工艺
