[发明专利]一种双多晶应变SiGe SOI BiCMOS集成器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种双多晶、应变SiGe SOI BiCMOS集成器件及制备方法。 

背景技术

半导体集成电路技术是高科技和信息产业的核心技术，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，而以集成电路为代表的微电子技术则是半导体技术的关键。半导体产业是国家的基础性产业，其之所以发展得如此之快，除了技术本身对经济发展的巨大贡献之外，还与它广泛的应用性有关。 

英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）于1965年提出了“摩尔定律”，该定理指出：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。多年来，世界半导体产业始终遵循着这条定律不断地向前发展，尤其是Si基集成电路技术，发展至今，全世界数以万亿美元的设备和技术投入，已使Si基工艺形成了非常强大的产业能力。2004年2月23日英特尔首席执行官克莱格·贝瑞特在东京举行的全球信息峰会上表示，摩尔定律将在未来15到20年依然有效，然而推动摩尔定律继续前进的技术动力是：不断缩小芯片的特征尺寸。目前，国外45nm技术已经进入规模生产阶段，32nm技术处在导入期，按照国际半导体技术发展路线图ITRS，下一个节点是22nm。 

不过，随着集成电路技术的继续发展，芯片的特征尺寸不断缩小，在Si芯片制造工业微型化进程中面临着材料物理属性，制造工艺技术，器件结构等 方面极限的挑战。比如当特征尺寸小于100nm以下时由于隧穿漏电流和可靠性等问题，传统的栅介质材料SiO₂无法满足低功耗的要求；纳米器件的短沟道效应和窄沟道效应越发明显，严重影响了器件性能；传统的光刻技术无法满足日益缩小的光刻精度。因此传统Si基工艺器件越来越难以满足设计的需要。 

为了满足半导体技术的进一步发展需要，大量的研究人员在新结构、新材料以及新工艺方面的进行了深入的研究，并在某些领域的应用取得了很大进展。这些新结构和新材料对器件性能有较大的提高，可以满足集成电路技术继续符合“摩尔定理”迅速发展的需要。 

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，如利用体硅机械加工技术。 

因此，目前工业界在制造大规模集成电路尤其是数模混合集成电路时，仍然采用Si BiCMOS或者SiGe BiCMOS技术（Si BiCMOS为Si双极晶体管BJT+Si CMOS，SiGe BiCMOS为SiGe异质结双极晶体管HBT+Si CMOS）。 

发明内容

本发明的目的在于利用在一个衬底片上制备应变SiGe平面沟道PMOS器件、应变SiGe平面沟道NMOS器件和双极晶体管，构成平面BiCMOS集成器件，以实现器件与集成电路性能的最优化。 

本发明的目的在于提供一种双多晶、应变SiGe SOI BiCMOS集成器件，NMOS器件为应变SiGe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。 

进一步、PMOS器件导电沟道为应变SiGe材料，沿沟道方向为压应变。 

进一步、PMOS器件采用量子阱结构。 

进一步、器件衬底为SOI材料。 

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双多晶、应变SiGe SOI BiCMOS集成器件的制备方法，包括如下步骤： 

第一步、选取氧化层厚度为150~400nm，上层Si厚度为100～150nm，N型掺杂浓度为1×10¹⁶～1×10¹⁷cm^-3的SOI衬底片； 

第二步、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；