專利名稱：雙極器件中恢復(fù)熱載流子引起的退化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙極晶體管，具體而言涉及金硅，例如，SiGe，的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)，其包括避免與雪崩載流子有關(guān)的損傷的電路級(jí)自加熱結(jié)構(gòu)，其中所述與雪崩載流子有關(guān)的損傷在正向和反向偏置模式中典型地減小驅(qū)動(dòng)電流增益。本發(fā)明還提供一種恢復(fù)HBT和其它相似的雙極晶體管的熱載流子引起的退化的方法。
背景技術(shù)：
雙極晶體管為具有兩個(gè)彼此緊密鄰近的p-n結(jié)的電子器件。典型的雙極晶體管具有三個(gè)器件區(qū)域發(fā)射極、集電極和在發(fā)射極與集電極之間設(shè)置的基極。理想地，以特定的距離分隔兩個(gè)p-n結(jié)，即發(fā)射極-基極結(jié)和集電極-基極結(jié)。通過(guò)改變鄰近的結(jié)的偏置調(diào)制在一個(gè)p-n結(jié)中流過(guò)的電流稱為“雙極晶體管動(dòng)作”。
如果發(fā)射極和集電極是n型摻雜的并且基極是p型摻雜的，器件為“npn”晶體管?？蛇x地，如果使用相反的摻雜配置，器件是“pnp”晶體管。因?yàn)樵趎pn晶體管的基極區(qū)中少數(shù)載流子，即電子，的遷移率比pnp晶體管的基極中的空穴的遷移率高，所以可以用npn晶體管獲得較高頻率工作和較高速度性能。因此，npn晶體管包括用于構(gòu)建集成電路的大多數(shù)雙極晶體管。
隨著雙極晶體管的垂直尺寸越來(lái)越按比例縮小，已經(jīng)遇到了嚴(yán)重的器件工作限制。克服這些限制的一個(gè)被積極地研究的方法為用其帶隙比基極使用的材料的帶隙大的發(fā)射極材料構(gòu)建晶體管。這樣的結(jié)構(gòu)在本技術(shù)領(lǐng)域稱為“異質(zhì)結(jié)”晶體管。
包括異質(zhì)結(jié)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可被用于多數(shù)載流子和少數(shù)載流子器件。在少數(shù)載流子器件中，近期已經(jīng)開(kāi)發(fā)出發(fā)射極由Si形成和基極為硅鍺合金(SiGe)的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)。SiGe合金的帶隙比硅的窄。
先進(jìn)SiGe雙極和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(BiCMOS)技術(shù)在HBT中使用SiGe基極。在較高頻率(例如幾GHz)領(lǐng)域，常規(guī)化合物半導(dǎo)體，例如GaAs和InP，通常在高速有線和無(wú)線通信器件市場(chǎng)中占支配地位。SiGe BiCMOS是有希望的，因?yàn)椴粌H其具有與GaAs器件例如功率放大器可比較的性能，而且大幅減少了集成HBT與標(biāo)準(zhǔn)CMOS的成本，產(chǎn)生所謂的“片上系統(tǒng)”。
隨著硅鍺(SiGe)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的性能提升到超過(guò)200GHz，對(duì)于SiGe HBT電路應(yīng)用，雪崩退化機(jī)制成為可靠性的主要問(wèn)題已經(jīng)變得明顯。這歸因于雙極晶體管的高頻性能是通過(guò)器件的垂直按比例縮小實(shí)現(xiàn)的，這減少了結(jié)的垂直深度并增加了器件內(nèi)的電場(chǎng)。在工作期間集電極-基極結(jié)處的該高電場(chǎng)產(chǎn)生可以損傷圍繞器件發(fā)射極的絕緣界面與淺溝槽隔離(STI)界面的高能載流子。在正向和反向工作模式中，與雪崩載流子有關(guān)的損傷將降低(退化)電流增益。
雪崩退化機(jī)制被近期發(fā)現(xiàn)，并且它對(duì)SiGe HBT的高頻和高功率性能施加了大的限制。例如，參見(jiàn)G.Zhang等人的“A New Mixed-Mode BaseCurrent Degradation Mechanism in Bipolar Transistors”，IEEE BCTM 1.4和Z.Yang等人的“Avalanche Current Induced Hot Carrier Degradationin 200 GHz SiGe Heterojunction Bipolar Transistors”，Proc.InternationalReliability Physics Symposium，pp.339-343，2003。
圖1中示出了典型SiGe HBT的樣品雪崩退化。具體而言，圖1示出了在VCB＝3.0V和IE＝5.12mA時(shí)，具有0.8×0.8μm2的發(fā)射極尺寸的IBM 200GHz SiGe HBT在施加應(yīng)力之前(T0)和施加3000秒的雪崩應(yīng)力后(T1)的電流。對(duì)于高頻應(yīng)用中的SiGe HBT，工作在雪崩區(qū)域已變得越來(lái)越重要；參見(jiàn)，例如H.Li等人的“Design of W-Band VCOs with High OutputPower for Potential Application in 77 GHz Automotive Radar Systems”，IEEE GaAs Digest，pp.263-266(2003)。VCB表示集電極基極電壓并且IE表示發(fā)射極電流。
任何恢復(fù)雪崩退化的方法將非常有益于SiGe HBT電路的性能提高和應(yīng)用范圍擴(kuò)展。然而，因?yàn)閮H大約在去年充分地研究了該退化機(jī)制，所以目前在現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有報(bào)道任何恢復(fù)方法。
鑒于上述，需要提供一種恢復(fù)上面所提及的雪崩退化的方法從而制造雙極晶體管，尤其是可以在本代的雙極晶體管通常所需要的高頻下工作的SiGe HBT。

發(fā)明內(nèi)容
雪崩熱載流子造成雪崩退化，所述雪崩熱載流子為當(dāng)雙極晶體管，尤其對(duì)于SiGe HBT，正在正向工作模式中工作時(shí)源自集電極-基極結(jié)的碰撞電離的高能載流子。所述雪崩熱載流子在雙極晶體管內(nèi)產(chǎn)生損傷并通過(guò)增加基極電流降低器件的電流增益。對(duì)于較新一代雙極晶體管器件，熱載流子效應(yīng)更加嚴(yán)重并且在集電極-基極結(jié)中其隨著器件性能的提高而變強(qiáng)。此外，尤其對(duì)于SiGe HBT，雪崩熱載流子影響雙極晶體管的擊穿電壓。具體而言，高雪崩電流造成雙極晶體管的低擊穿電壓。
盡管可以在雪崩區(qū)域外(VCB小于1V)工作，但為了獲得高頻雙極晶體管，例如SiGe HBT，的高輸出功率，工作在雪崩區(qū)域(VCB大于1V)是必需的。雷達(dá)和無(wú)線通訊應(yīng)用需要高輸出功率。在SiGe HBT技術(shù)中，雪崩可靠性是關(guān)心的重點(diǎn)。VCB表示集電極與基極之間的電壓。
因?yàn)閷?duì)于高單位電流增益頻率fT器件上面提及的雪崩退化效應(yīng)變得日益嚴(yán)重，所以雪崩退化的恢復(fù)是重要的。例如，在施加相似的應(yīng)力后，對(duì)于200GHz SiGe HBT觀測(cè)到1％的電流增益退化，而對(duì)于300GHz SiGeHBT觀測(cè)到10％的電流增益退化。此外，因?yàn)槠骷彷d流子壽命隨著退化的平方增加，所以所述恢復(fù)雪崩退化是重要的。例如，如果所述退化恢復(fù)50％，那么壽命將增加4倍。
鑒于上述，本發(fā)明提供一種恢復(fù)現(xiàn)有技術(shù)雙極晶體管所呈現(xiàn)的雪崩退化的方法和結(jié)構(gòu)。具體而言，本發(fā)明的應(yīng)用已揭示出可以通過(guò)利用熱退火增加集電極-基極結(jié)溫度顯著恢復(fù)上述雪崩效應(yīng)所造成的退化。
具體并概括而言，因此本發(fā)明的方法包括對(duì)空閑的雙極晶體管例如呈現(xiàn)雪崩退化的HBT進(jìn)行增加晶體管的溫度的熱退火步驟由此恢復(fù)所述雙極晶體管的所述雪崩退化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，退火源為自加熱結(jié)構(gòu)，所述自加熱結(jié)構(gòu)為與雙極晶體管的發(fā)射極并排設(shè)置的含Si電阻器。在所述恢復(fù)步驟中，將包括自加熱結(jié)構(gòu)的雙極晶體管設(shè)置為空閑模式(即無(wú)偏置)并且來(lái)自單獨(dú)的電路的電流流過(guò)所述自加熱結(jié)構(gòu)。所述自加熱結(jié)構(gòu)將雙極晶體管的溫度加熱到約200℃或更高。在幾小時(shí)后，典型地從約1至約10小時(shí)，退化將被恢復(fù)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，退火步驟是在雙極晶體管在未達(dá)到雪崩條件(VCB小于1V)的條件下工作的同時(shí)向其提供約為峰值fT電流的高正向電流的結(jié)果。在以上條件下，可以恢復(fù)退化的約40％或更高。這歸因于雙極晶體管的自加熱效應(yīng)，所述雙極晶體管的自加熱效應(yīng)意味著如果器件正工作在高功率范圍，那么器件的有效溫度增加。峰值fT電流表示器件達(dá)到最高fT所需要的驅(qū)動(dòng)電流。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述熱退火步驟包括快速熱退火(RTA)、爐退火、激光退火、峰值(spike)退火或者可以將雙極晶體管的溫度增加到約200℃或者更高的溫度的任何其它相似的退火步驟。
除上述方法以外，本發(fā)明還提供包括器件級(jí)的自加熱元件的雙極晶體管，尤其是HBT，結(jié)構(gòu)，所述自加熱元件可用于增加雙極晶體管的溫度從而恢復(fù)雪崩退化。具體并概括而言，本發(fā)明的雙極晶體管結(jié)構(gòu)包括具有設(shè)置在其中的集電極的含Si半導(dǎo)體襯底；在所述集電極的頂上設(shè)置的基極，和在所述基極上的發(fā)射極，所述發(fā)射極具有與所述基極的外部邊緣自對(duì)準(zhǔn)的延伸部分，所述發(fā)射極的所述延伸部分作為加熱元件。


圖1是電流增益與VBE(V)的關(guān)系圖，其示出了現(xiàn)有技術(shù)SiGe HBT在施加應(yīng)力以前(T0)與施加3000秒的雪崩應(yīng)力之后(T1)的電流增益曲線；圖2是本發(fā)明的雙極晶體管的截面圖；圖3是本發(fā)明的雙極晶體管在工作期間的示意平面圖；圖4是本發(fā)明的雙極晶體管在恢復(fù)期間的示意平面圖；圖5是示出了作為加熱器的多晶Si柵極上進(jìn)行的Joule加熱特性的圖；圖6是電流增益與VBE(V)的關(guān)系圖，其示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在施加應(yīng)力以前T0、施加雪崩應(yīng)力之后T1以及通過(guò)正向電流恢復(fù)之后T2的電流增益曲線；以及圖7是電流增益與VBE(V)的關(guān)系圖，其示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在施加應(yīng)力以前T0、施加雪崩應(yīng)力之后T1以及通過(guò)正向電流恢復(fù)之后T2的電流增益曲線。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將更通過(guò)參考本申請(qǐng)的下列附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明，本發(fā)明提供一種可以用于恢復(fù)由雪崩熱載流子造成的器件退化的方法和結(jié)構(gòu)。注意，由于這里提供的本結(jié)構(gòu)的附圖用于示例性的目的，因此沒(méi)有按比例繪制。
首先參考圖2，其示出了包括自加熱元件的本發(fā)明的雙極晶體管結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“雙極晶體管”包括這樣的任何電子器件，其包括兩個(gè)彼此緊密鄰近的p-n結(jié)。雙極晶體管包括發(fā)射極、集電極以及位于發(fā)射極與集電極之間的基極。本發(fā)明具體而言涉及HBT，更具體而言涉及SiGe HBT。具體而言，圖2示例了包括具有位于其中的集電極14和溝槽隔離區(qū)域16的含Si半導(dǎo)體襯底12的雙極晶體管結(jié)構(gòu)10。含硅半導(dǎo)體襯底12包括含Si半導(dǎo)體，例如Si、SiGe、SiC、SiGeC、絕緣體上硅或者絕緣體上硅鍺?？蛇x地，襯底12為Si層例如形成在半導(dǎo)體襯底的頂上的外延Si或者非晶Si。襯底12包括各種摻雜或阱區(qū)域。
如所示，襯底12包括通過(guò)粒子注入步驟在襯底12中形成的集電極14。例如，使用包括光刻、蝕刻、可選地形成溝槽襯里、溝槽填充以及如果需要平面化的本領(lǐng)域公知的技術(shù)制作溝槽隔離區(qū)域16。溝槽填充材料包括溝槽介質(zhì)材料例如高密度氧化物或者原硅酸四乙酯(TEOS)。
圖2中示出的結(jié)構(gòu)10還包括位于襯底12的表面上的基極18；在溝槽隔離區(qū)域16上延伸的基極18的部分稱為外部基極。在本發(fā)明的附圖中通過(guò)參考標(biāo)號(hào)20標(biāo)示外部基極。
通過(guò)低溫(典型地450-700℃)外延生長(zhǎng)工藝形成包括外部基極20的基極18?；鶚O18和外部基極20包括Si、SiGe或者Si與SiGe的組合?；鶚O18還可以由SiGeC或者Si與SiGeC的組合構(gòu)成。優(yōu)選地，基極18和外部基極20由SiGe或者Si與SiGeC的組合構(gòu)成。襯底12之上的基極18為單晶的，而溝槽隔離區(qū)域16之上的外部基極20為多晶的。單晶材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Р牧系膮^(qū)域，例如界面，稱為刻面區(qū)域(facet region)。
結(jié)構(gòu)10還包括位于基極18上的發(fā)射極22。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射極22具有與基極18的外部邊緣18A和18B自對(duì)準(zhǔn)的延伸部分(標(biāo)示為22A和22B)。發(fā)射極22的延伸部分22A和22B作為結(jié)構(gòu)內(nèi)的自加熱元件。發(fā)射極22包括摻雜的半導(dǎo)體材料例如多晶Si、Si或者SiGe。優(yōu)選地，包括延伸部分22A和22B的發(fā)射極22由多晶Si構(gòu)成。在這樣的優(yōu)選實(shí)施例中當(dāng)發(fā)射極22和延伸部分22A和22B由多晶Si構(gòu)成時(shí)，基極優(yōu)選地由SiGe構(gòu)成。
發(fā)射極22可以為最新的低溫外延系統(tǒng)可以生長(zhǎng)的具有可變摻雜濃度、或者組分的層。發(fā)射極22還可以通過(guò)原位摻雜淀積或者通過(guò)首先淀積多晶Si、Si、或者SiGe層，然后通過(guò)離子注入摻雜形成。
在形成發(fā)射極22之后，通過(guò)光刻和蝕刻構(gòu)圖發(fā)射極22以提供圖2中所示的配置。具體而言，發(fā)射極的構(gòu)圖包括比常規(guī)雙極晶體管器件制造中使用的掩模寬的構(gòu)圖掩模。較寬的構(gòu)圖掩模允許形成包括分別與基極18的邊緣18A和18B自對(duì)準(zhǔn)的延伸部分22A和22B的本發(fā)明的發(fā)射極22。
圖2中的結(jié)構(gòu)10還包括具有位于其中的導(dǎo)電填充的過(guò)孔和線的介質(zhì)材料24。用參考標(biāo)號(hào)26A(與集電極的接觸過(guò)孔)、26B(與外部基極20的接觸過(guò)孔)、26C(與發(fā)射極22的接觸過(guò)孔)標(biāo)示導(dǎo)電填充的過(guò)孔。將導(dǎo)電填充的線標(biāo)示為28A(M1集電極線)、28B(M1基極線)、以及28C(M1發(fā)射極線)。通過(guò)常規(guī)后段制程工藝形成具有導(dǎo)電填充的過(guò)孔和線的介質(zhì)材料24。具體而言，通過(guò)淀積工藝?yán)?，化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)、化學(xué)溶液淀積或者旋涂向整個(gè)結(jié)構(gòu)施加介質(zhì)材料例如有機(jī)硅酸鹽玻璃、氧化物、或者聚合物成分。然后通過(guò)光刻和蝕刻形成過(guò)孔和線開(kāi)口。然后向過(guò)孔和線開(kāi)口中填充導(dǎo)電金屬例如W、Al、Cu、或其合金，并且如果愿意，可以采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或者其它相似的平面化工藝。
如圖2中所示，由延伸的發(fā)射極部分22A和22B代表的自加熱結(jié)構(gòu)處于雙極晶體管的電路級(jí)中并且該自加熱結(jié)構(gòu)與雙極晶體管的發(fā)射極22并排。在正常工作情況下，自加熱結(jié)構(gòu)是浮置的(floating)并且在集電極-基極結(jié)處產(chǎn)生高電場(chǎng)，這會(huì)造成損傷器件的熱載流子的形成。在正常工作之后的恢復(fù)階段期間，圖2中所示的雙極晶體管被設(shè)置為空閑模式(即無(wú)偏置)并且來(lái)自另一電路(內(nèi)部或外部)的電流流過(guò)自加熱結(jié)構(gòu)22A和22B。自加熱結(jié)構(gòu)22A和22B將雙極晶體管的溫度增加到約200℃或更高。在幾小時(shí)后退化將被恢復(fù)。典型地，以約1至約10小時(shí)的一段時(shí)間進(jìn)行退火步驟。
圖3示出了圖2的雙極晶體管器件的示意平面圖。在雙極晶體管器件正常工作期間，延伸部分22A和22B(代表電阻器)保持浮置。在恢復(fù)期間，器件保持浮置并且偏置延伸部分22A和22B以直接向退化的雙極晶體管器件產(chǎn)生熱。圖4中描述了在恢復(fù)模式期間的結(jié)構(gòu)。
圖5示例了在恢復(fù)工作期間造成的溫度升高。具體而言，圖5示出了圖2中示出的包括自加熱元件22A和22B的結(jié)構(gòu)的Joule加熱特性。當(dāng)約3mA的電流流過(guò)自加熱器時(shí)，可觀測(cè)到約125℃的溫度升高。
圖6示出了0.12×2μm2的SiGe晶體管在施加應(yīng)力以前(T0)、施加雪崩應(yīng)力之后(T1)以及通過(guò)正向電流恢復(fù)之后(T2)的電流增益曲線。雪崩應(yīng)力條件為IE＝0.288mA，VCB＝2.5V，時(shí)間為4K秒。在無(wú)任何偏置的情況下處于200℃進(jìn)行恢復(fù)20小時(shí)。
除采用上述自加熱結(jié)構(gòu)恢復(fù)雙極晶體管的熱載流子退化外，本發(fā)明還構(gòu)思了這樣的實(shí)施例，其中使包括上面所描述的一個(gè)的任何雙極晶體管器件經(jīng)過(guò)退火步驟，在所述退火步驟中在雙極晶體管在未達(dá)到雪崩條件的條件下工作的同時(shí)向其施加高正向電流。‘高正向電流’意味著等于或者高于峰值fT的電流?！催_(dá)到雪崩條件’意味著VCB小于1V，典型地約0.5V。在以上條件下，可以恢復(fù)退化的約40％或更高。這歸因于雙極晶體管的自加熱效應(yīng)，所述雙極晶體管的自加熱效應(yīng)意味著如果器件正工作在高功率范圍器件的有效溫度增加。
圖7示出了0.12×2μm2的SiGe晶體管在施加應(yīng)力以前(T0)、施加雪崩應(yīng)力之后(T1)以及通過(guò)正向電流恢復(fù)之后(T2)的電流增益曲線。雪崩應(yīng)力條件為IE＝0.288mA，VCB＝2.5V，時(shí)間為3K秒。在IE＝2.88mA，VCB＝1V時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間的溫度為30℃。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，熱退火步驟包括快速熱退火(RTA)、爐退火、激光退火、峰值(spike)退火或者可以將雙極晶體管的溫度增加到約200℃或者更高的溫度的任何其它相似的退火步驟。當(dāng)采用這樣的退火工藝時(shí)，典型地在存在惰性氣氛例如Ar、He、Ne、N2、Xe、Kr或者其混合物的情況下進(jìn)行該退火步驟。
雖然根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例已經(jīng)具體展示并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解可以對(duì)本發(fā)明做出形式和細(xì)節(jié)上的前述和其它的改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明旨在不局限于所描述和示例的具體的形式和細(xì)節(jié)，而是落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種恢復(fù)雙極晶體管中雪崩退化的方法，包括使呈現(xiàn)雪崩退化的空閑的雙極晶體管經(jīng)過(guò)熱退火步驟，所述熱退火步驟造成所述雙極晶體管的溫度的升高從而恢復(fù)所述雙極晶體管的所述雪崩退化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述雙極晶體管包括與所述雙極晶體管的發(fā)射極并排設(shè)置的自加熱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述自加熱結(jié)構(gòu)包括所述發(fā)射極的延伸部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述自加熱結(jié)構(gòu)為電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述自加熱結(jié)構(gòu)和所述發(fā)射極由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述摻雜的半導(dǎo)體材料包括Si、多晶Si、或SiGe。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所述恢復(fù)步驟期間向所述自加熱結(jié)構(gòu)提供電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中通過(guò)內(nèi)部或者外部電路向所述雙極晶體管提供所述電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所述恢復(fù)步驟期間所述雙極晶體管為浮置的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述退火步驟包括在集電極-基極電壓小于1V的條件下工作的同時(shí)向所述雙極晶體管施加正向電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述正向電流約為峰值fT電流或者更大。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述退火步驟包括快速熱退火(RTA)、爐退火、激光退火或峰值退火。
13.一種恢復(fù)雙極晶體管中雪崩退化的方法，包括使包括雙極晶體管和自加熱元件的空閑的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)熱退火步驟，所述熱退火步驟造成所述雙極晶體管的溫度的升高從而恢復(fù)所述雙極晶體管的所述雪崩退化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述自加熱結(jié)構(gòu)與所述雙極晶體管的發(fā)射極并排設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述自加熱結(jié)構(gòu)包括所述發(fā)射極的延伸部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述自加熱結(jié)構(gòu)和所述發(fā)射極由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述摻雜的半導(dǎo)體材料包括Si、多晶Si、或SiGe。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中在所述恢復(fù)步驟期間向所述自加熱結(jié)構(gòu)提供電流。
19.一種恢復(fù)雙極晶體管中雪崩退化的方法，包括使包括雙極晶體管的空閑的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)熱退火步驟，所述熱退火步驟造成所述雙極晶體管的溫度的升高從而恢復(fù)所述雙極晶體管的所述雪崩退化，其中所述熱退火步驟包括在集電極-基極電壓小于1V的條件下工作的同時(shí)向所述雙極晶體管施加正向電流。
20.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括含Si半導(dǎo)體襯底，具有位于其中的集電極；基極，在所述集電極的頂上；以及發(fā)射極，在所述基極上，所述發(fā)射極具有與所述基極的外部邊緣自對(duì)準(zhǔn)的延伸部分，所述發(fā)射極的所述延伸部分作為加熱元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述含Si半導(dǎo)體襯底包括Si、SiGe、SiC、SiGeC、絕緣體上硅、絕緣體上SiGe、或在半導(dǎo)體襯底頂上的Si層。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述基極包括Si、SiGe、SiGeC或者Si與SiGe或Si與SiGeC的組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述基極包括SiGe、Si或者SiGeC。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括與所述基極鄰近設(shè)置的外部基極。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述發(fā)射極包括摻雜的半導(dǎo)體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述摻雜的半導(dǎo)體包括多晶硅、Si或者SiGe。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述摻雜的半導(dǎo)體包括多晶硅。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括位于所述襯底、所述基極和所述發(fā)射極的頂上的導(dǎo)電填充的介質(zhì)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電填充的介質(zhì)包括至少與所述集電極和所述發(fā)射極接觸的過(guò)孔和線。
30.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述基極包括SiGe，所述發(fā)射極包括多晶硅。
全文摘要
提供一種恢復(fù)由雪崩熱載流子造成的退化的方法，包括使呈現(xiàn)雪崩退化的空閑的雙極晶體管經(jīng)過(guò)熱退火步驟，所述熱退火步驟升高所述晶體管的溫度從而恢復(fù)雙極晶體管的雪崩退化。在一個(gè)實(shí)施例中，退火源是其為與雙極晶體管的發(fā)射極并排設(shè)置的含Si電阻器的自加熱結(jié)構(gòu)。在恢復(fù)步驟期間，將包括自加熱結(jié)構(gòu)的雙極晶體管設(shè)置為空閑模式(即無(wú)偏置)并且來(lái)自單獨(dú)電路的電流流過(guò)自加熱結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，退火步驟是在雙極晶體管在未達(dá)到雪崩條件(V
文檔編號(hào)H01L29/70GK101073149SQ200580041988
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者F·瓜里恩, J·E·小霍斯特泰, S·E·勞赫三世, 王平川, Z·J·楊 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司