异质结双极晶体管的制造方法与流程

专利检索2025-07-24  16


本申请涉及半导体集成电路制造,具体涉及一种异质结双极晶体管的制造方法。


背景技术:

1、异质结晶体管(hbt)是双极性晶体管的一种,它的发射区和基区使用了不同的半导体材料,这样发射结就形成了一个异质结,hbt较一般的双极性晶体管既有更好的高频信号特性和基区发射效率,可以在高达数百ghz的信号下工作,在现代的高速电路、射频系统和移动电话等领域中应用广泛。

2、相关技术中hbt的基区包括主基区和位于该主基区两侧的外基区。外基区相对于该主基区抬高,从而在该主基区上形成发射区外延填充空间,该发射区外延填充空间的两侧形成氮化硅侧墙。主基区和外基区上覆盖有硅氧化物层。

3、通常,在通过外延生长工艺在发射区外延填充空间中填充发射区外延层之前,需要采用含氢氟酸hf的湿法刻蚀药液完全刻蚀去除位于主基区上的硅氧化物层。虽然含有氢氟酸hf湿法刻蚀药液对氮化硅侧墙的刻蚀选择性低于对硅氧化物的刻蚀选择性,但是,氮化硅侧墙还是会与该湿法刻蚀药液进行一定程度反应、溶解,从而使得氮化硅侧墙内表面的坡度增大,甚至形成如图1中所示的氮化硅侧墙100直角形内表面110。

4、氮化硅侧墙内表面的坡度直接影响到发射区外延层的填充质量,坡度过大的氮化硅侧墙内表面容易使得所填充的发射区外延层出现中空的问题。为了避免发射区外延层出现中空的问题,现有技术通常会增加发射区外延填充空间的关键尺寸,这不利于器件的小型化与微型化。


技术实现思路

1、本申请提供了一种异质结双极晶体管的制造方法,可以解决相关技术中射区外延填充空间中的氮化硅侧墙表面被刻蚀导致坡度较大的问题。

2、为了解决背景技术中所述的技术问题,本申请提供一种异质结双极晶体管的制造方法,所述异质结双极晶体管的制造方法包括以下依次进行的步骤:

3、提供半导体器件结构,所述半导体器件结构包括集电区和基区;所述基区包括主基区和位于所述主基区两侧的外基区;所述外基区相对于所述主基区抬高在所述主基区上形成发射区外延填充空间;所述发射区外延填充空间的两侧表面上覆盖有氮化硅侧墙,所述主基区和外基区上覆盖有硅氧化物层;

4、基于所述半导体器件结构的表面形貌,在所述半导体器件结构的表面沉积第一多晶硅层;

5、对所述第一多晶硅层进行干法刻蚀,基于干法刻蚀的各向异性,刻蚀去除覆盖在所述半导体器件结构正面上的第一多晶硅层,保留覆盖在氮化硅侧墙表面的第一多晶硅层;

6、对所述第一多晶硅层刻蚀后外露的硅氧化物层进行湿法刻蚀,去除位于所述发射区外延填充空间中的硅氧化物层使得部分的主基区表面外露;

7、以剩余的第一多晶硅层和外露的主基区为种籽层,通过外延生长工艺形成第二多晶硅层,所述第二多晶硅层至少填充满所述发射区外延填充空间。

8、可选地,所述基于所述半导体器件结构的表面形貌,在所述半导体器件结构的表面沉积第一多晶硅层的步骤包括:

9、在450℃至700℃温度下,在0.1torr至5torr压强下,基于所述半导体器件结构的表面形貌,在所述半导体器件结构的表面沉积第一多晶硅层。

10、可选地,所述第一多晶硅层的厚度为5nm至300nm。

11、可选地,所述对所述第一多晶硅层进行干法刻蚀,基于干法刻蚀的各向异性,刻蚀去除覆盖在所述半导体器件结构正面上的第一多晶硅层,保留覆盖在氮化硅侧墙表面的第一多晶硅层:

12、等离子束垂直向所述半导体器件结构正面轰击,以硅氧化物层为刻蚀停止层,对所述第一多晶硅层进行干法刻蚀,刻蚀去除覆盖在所述半导体器件结构正面上的第一多晶硅层,保留覆盖在氮化硅侧墙表面的第一多晶硅层。

13、可选地,所述对所述第一多晶硅层刻蚀后外露的硅氧化物层进行湿法刻蚀,去除从所述发射区外延填充空间中外露的硅氧化物层的步骤,包括:

14、采用包括氢氟酸的湿法刻蚀药液对所述第一多晶硅层刻蚀后外露的硅氧化物层进行湿法刻蚀,去除从所述发射区外延填充空间中外露的硅氧化物层。

15、可选地,所述外基区包括第一外基区和覆盖在该第一外基区上的第二外基区,第一外基区的一端与所述主基区的一端接触相连;

16、所述第一外基区和第二外基区的材质均为半导体材质,且所述第一外基区和第二外基区的材质不同,所述第一外基区和所述主基区的材质相同。

17、可选地,带有所述氮化硅侧墙的发射区外延填充空间的由下至上开口的宽度逐渐变大。

18、本申请技术方案,至少包括如下优点:剩余的第一多晶硅层的保护下氮化硅侧墙的表面不会被该湿法刻蚀药液溶解而出现坡度较大的问题,在去除发射区外延填充空间中外露的硅氧化物层后,氮化硅侧墙的表面仍能保持一定坡度,从而使得带有该氮化硅侧墙的发射区外延填充空间由下至上开口逐渐变大,同时以剩余的第一多晶硅层和外露的主基区为种籽层进行多晶硅外延生长以形成第二多晶硅层。并且发射区外延填充空间的底面和侧面均有种籽层,从而该第二多晶硅层能够填充满发射区外延填充空间,避免出现空洞的问题,且无需扩大发射区外延填充空间的尺寸。



技术特征:

1.一种异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,所述异质结双极晶体管的制造方法包括以下依次进行的步骤:

2.如权利要求1所述的异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,所述基于所述半导体器件结构的表面形貌,在所述半导体器件结构的表面沉积第一多晶硅层的步骤包括:

3.如权利要求1或2所述的异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,所述第一多晶硅层的厚度为5nm至300nm。

4.如权利要求1所述的异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,所述对所述第一多晶硅层进行干法刻蚀,基于干法刻蚀的各向异性,刻蚀去除覆盖在所述半导体器件结构正面上的第一多晶硅层,保留覆盖在氮化硅侧墙表面的第一多晶硅层:

5.如权利要求1所述的异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,所述对所述第一多晶硅层刻蚀后外露的硅氧化物层进行湿法刻蚀,去除从所述发射区外延填充空间中外露的硅氧化物层的步骤,包括:

6.如权利要求1所述的异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,所述外基区包括第一外基区和覆盖在该第一外基区上的第二外基区,第一外基区的一端与所述主基区的一端接触相连;

7.如权利要求1所述的异质结双极晶体管的制造方法,其特征在于,带有所述氮化硅侧墙的发射区外延填充空间的由下至上开口的宽度逐渐变大。


技术总结
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及异质结双极晶体管的制造方法,该方法包括以下步骤:提供半导体器件结构,半导体器件结构中形成发射区外延填充空间;发射区外延填充空间的两侧表面上覆盖有氮化硅侧墙;在半导体器件结构的表面沉积第一多晶硅层;对第一多晶硅层进行干法刻蚀,刻蚀去除覆盖在半导体器件结构正面上的第一多晶硅层,保留覆盖在氮化硅侧墙表面的第一多晶硅层;对第一多晶硅层刻蚀后外露的硅氧化物层进行湿法刻蚀,去除位于发射区外延填充空间中的硅氧化物层使得部分的主基区表面外露;以剩余的第一多晶硅层和外露的主基区为种籽层,通过外延生长工艺形成第二多晶硅层,第二多晶硅层至少填充满发射区外延填充空间。

技术研发人员:秦永山,马寒骏,赵旭东,张广冰,赵正元
受保护的技术使用者:华虹半导体(无锡)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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