[发明专利]锗硅BiCMOS中的横向齐纳二极管结构及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二极管的结构及实现方法，特别是涉及一种锗硅BiCMOS中的横向齐纳(Zener)二极管结构及其工艺实现方法。

背景技术

由于现代通信对高频带下高性能、低噪声和低成本的RF组件的需求，传统的Si材料器件无法满足性能规格、输出功率和线性度新的要求，功率SiGe HBT(SiGe异质结双极晶体管)则在更高、更宽的频段的功放中发挥重要作用。与砷化镓器件相比，虽然在频率上还处劣势，但SiGe HBT(锗硅HBT)凭着更好的热导率和良好的衬底机械性能，较好地解决了功放的散热问题，SiGe HBT还具有更好的线性度、更高集成度；SiGe HBT仍然属于硅基技术，和CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺有良好的兼容性，SiGe BiCMOS工艺为功放与逻辑控制电路的集成提供极大的便利，也降低了工艺成本。

齐纳二极管(zener diodes，又叫稳压二极管)，是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。稳压管反向击穿后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性，稳压管在电路中能起稳压作用。因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用，其伏安特性见稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。

因此，需开发一种能与SiGe BiCMOS工艺集成的齐纳二极管，以便获得更好的稳定电压。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锗硅BiCMOS中的横向齐纳(Zener)二极管结构及其工艺实现方法。该齐纳二极管实现了与锗硅BiCMOS工艺的完全集成，而且可给锗硅BiCMOS的电路设计提供一种稳压器件。

为解决上述技术问题，本发明的锗硅BiCMOS中的横向齐纳二极管结构，包括：

P型衬底；

P型衬底内形成的浅槽区填充氧化物，其厚度为2000～5000埃；

浅槽区填充氧化物上表面的按由下往上依次形成的第一氧化硅层、第一多晶硅层、SiGe层、第一氧化硅介质层和第一氮化硅介质层；

P型衬底内形成的齐纳二极管N区，该N区的掺杂条件与锗硅HBT三极管的集电区注入一致；

P型衬底内形成的齐纳二极管P区，该P区是重掺杂，其形成的工艺条件与锗硅HBT的外基区注入一致；

齐纳二极管N区两端的上表面上分别形成的第二氧化硅介质层，且该第二氧化硅介质层之上设有第二氮化硅介质层；

重掺杂的发射极多晶硅层，位于齐纳二极管N区之上，并覆盖住第二氧化硅介质层；

发射极侧墙，位于齐纳二极管P区之上，并与重掺杂的发射极多晶硅层的两侧分别相邻；

其中，所述齐纳二极管P区位于齐纳二极管N区的两侧，齐纳二极管N区通过重掺杂的发射极多晶硅层引出，且该齐纳二极管P区分别与浅槽区填充氧化物相邻。

所述第一多晶硅层和第一氧化硅介质层的厚度为200～500埃。

所述SiGe层的厚度为200～1000埃。

所述第二氧化硅介质层和第二氮化硅介质层的厚度为200～500埃。

所述重掺杂的发射极多晶硅层的厚度1500～2000埃。

另外，本发明还公开了一种锗硅BiCMOS中的横向齐纳二极管结构的工艺实现方法，包括步骤：

1)利用有源区光刻，在P型衬底打开浅槽区域，刻蚀，形成浅槽隔离区域；

2)浅槽隔离区域填充氧化物，经刻蚀和研磨后，形成浅槽区隔离氧化物；

3)P型衬底上光刻定义出齐纳二极管N区，采用与锗硅HBT三极管的集电区注入时的掺杂条件，通过离子注入P型杂质，形成齐纳二极管N区；

所述离子注入可以是单次注入，也可以是多次注入，注入的杂质是砷或磷，注入的剂量范围为2×10¹²～5×10¹⁴cm^-2，注入能量范围20～500KeV；

4)在浅槽区填充氧化物上表面，依次淀积第一氧化硅层和第一多晶硅层后，在该第一多晶硅层上外延生长锗硅外延层(即SiGe层)，以及在SiGe层之上依次淀积第一氧化硅介质层和第一氮化硅介质层；