專利名稱:一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域,特別是涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù):
在射頻應(yīng)用中,需要越來越高的器件特征頻率,RFCMOS (射頻互補(bǔ)金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管)雖然在先進(jìn)的工藝技術(shù)中能實(shí)現(xiàn)較高頻率,但還是難以完全滿足射頻要求,如很難實(shí)現(xiàn)40GHz以上的特征頻率,而且先進(jìn)工藝的研發(fā)成本也是非常高;化合物半導(dǎo)體可實(shí)現(xiàn)非常高的特征頻率器件,但由于材料成本高、尺寸小的缺點(diǎn),加上大多數(shù)化合物半導(dǎo)體有毒,限制了其應(yīng)用。SiGe HBT則是超高頻器件的很好選擇,首先其利用SiGe(鍺硅) 與Si(硅)的能帶差別,提高發(fā)射區(qū)的載流子注入效率,增大器件的電流放大倍數(shù);其次利用SiGe基區(qū)的高摻雜,降低基區(qū)電阻,提高特征頻率;另外SiGe工藝基本與硅工藝相兼容, 因此SiGe HBT(硅鍺異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)已經(jīng)成為超高頻器件的主力軍。由此可見,為了進(jìn)一步提高特征頻率,基區(qū)減薄和提高基區(qū)的摻雜濃度是有效而易被采用的手段之一。但摻雜濃度的提高帶來的負(fù)面影響就是EB結(jié)反向耐壓的降低。另一方面,基區(qū)的減薄,對(duì)精確控制基區(qū)寬度也帶來更高的要求。其對(duì)工藝不穩(wěn)定性的容忍度也減低。而為了形成合適的基區(qū)寬度,除要求控制好最后的退火溫度和時(shí)間,使多晶硅發(fā)射極中的N型雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)基區(qū)外延層外,如何消除基區(qū)硼的擴(kuò)散所帶來的對(duì)基區(qū)寬度的影響,將變的至關(guān)重要。如果晶硅發(fā)射極中的N型雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)太少,電流增益會(huì)太??;反之則會(huì)造成增益太大,BVceo (基極開路時(shí)的集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓)太小, 工藝穩(wěn)定性不可控,而且基區(qū)中硼的擴(kuò)散則導(dǎo)致基區(qū)變寬,直接影響截止頻率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)40GHz 以上的特征頻率。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制造方法能精確控制鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管基區(qū)寬度,消除基區(qū)P型離子擴(kuò)散所對(duì)基區(qū)寬度的影響, 提高工藝穩(wěn)定性。本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制造方法能精確控制CB結(jié)(集電極-基極之間的PN結(jié))和EB結(jié)(發(fā)射極-基極之間的PN結(jié))的位置, 實(shí)現(xiàn)了 EB結(jié)反向耐壓的可調(diào)為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu),包括P型襯底、隔離區(qū)、集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū),所述集電區(qū)和隔離區(qū)并列在P型襯底上方,所述集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)自所述P型襯底由下至上依次排列,所述基區(qū)具有依次排列的緩沖區(qū)、鍺硅區(qū)和覆蓋區(qū),緩沖區(qū)和集電區(qū)相鄰,覆蓋區(qū)和發(fā)射區(qū)相鄰;其中,所述覆蓋區(qū)和緩沖區(qū)具有N型雜質(zhì)。
本發(fā)明的鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制作方法,包括(1)在P型襯底上制作隔離區(qū);(2)摻雜N型雜質(zhì)生成集電區(qū);(3)在集電區(qū)外延生長基區(qū),在基區(qū)生長過程中摻雜N型雜質(zhì)生成緩沖區(qū)和覆蓋區(qū),摻雜鍺和P型雜質(zhì)生成鍺硅區(qū);(4)在基區(qū)上生長多晶硅形成發(fā)射區(qū);(6)退火。實(shí)施步驟(3)時(shí),在所述緩沖區(qū)和覆蓋區(qū)中摻入磷或砷。實(shí)施步驟(4)時(shí),生長的多晶硅是非摻雜多晶硅。本發(fā)明的鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)及其制造方法,將覆蓋區(qū)中的P型摻雜移除,在覆蓋區(qū)和緩沖區(qū)摻入N型雜質(zhì)。藉由基區(qū)生長過程精確控制摻入N型雜質(zhì)的濃度,通過與鍺硅區(qū)的P型摻雜配合,能精確控制基區(qū)的寬度。同時(shí),N型雜質(zhì)的濃度和摻入雜質(zhì)的位置,決定CB結(jié)和EB結(jié)的位置,能實(shí)現(xiàn)EB結(jié)反向耐壓的可調(diào)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)40GHz以上的特征頻率,增加工藝穩(wěn)定性,改善器件面內(nèi)的均勻性,降低為控制EB結(jié)位置的熱過程的工藝要求。
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明三極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是圖1中基區(qū)的局部放大圖。圖3是本發(fā)明制造方法的流程圖。圖4是本發(fā)明制造方法基區(qū)和發(fā)射區(qū)退火前摻雜分布示意圖。圖5是本發(fā)明制造方法基區(qū)和發(fā)射區(qū)退火后摻雜分布示意圖。附圖標(biāo)記說明1是P型襯底2是隔離區(qū)3是集電區(qū)4是基區(qū)5是發(fā)射區(qū)6是緩沖區(qū)7是覆蓋區(qū)8是鍺硅區(qū)
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示,本發(fā)明的鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu),包括P型襯底1、隔離區(qū)2、集電區(qū)3、基區(qū)4和發(fā)射區(qū)5,集電區(qū)2和隔離區(qū)3并列在P 型襯底1上方,集電區(qū)3、基區(qū)4和發(fā)射區(qū)5自所述P型襯底1由下至上依次排列,基區(qū)4具有依次排列的緩沖區(qū)6、鍺硅區(qū)7和覆蓋區(qū)8,緩沖區(qū)6和集電區(qū)3相鄰,覆蓋區(qū)8和發(fā)射區(qū) 5相鄰;其中,緩沖區(qū)6和覆蓋區(qū)8具有N型雜質(zhì)。如圖3所示,本發(fā)明鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制造方法的一實(shí)施例,包括(1)在P型襯底上制作隔離區(qū);(2)摻雜N型雜質(zhì)生成集電區(qū);(3)在集電區(qū)外延生長基區(qū),在基區(qū)生長過程中摻入磷生成緩沖區(qū)和覆蓋區(qū),摻雜鍺和P型雜質(zhì)生成鍺硅區(qū);(4)在基區(qū)上生長非摻雜多晶硅形成發(fā)射區(qū);(6)退火。以上通過具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn),這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu),包括P型襯底、隔離區(qū)、集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū), 所述集電區(qū)和隔離區(qū)并列在P型襯底上方,所述集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)自所述P型襯底由下至上依次排列,所述基區(qū)具有依次排列的緩沖區(qū)、鍺硅區(qū)和覆蓋區(qū),緩沖區(qū)和集電區(qū)相鄰, 覆蓋區(qū)和發(fā)射區(qū)相鄰;其特征是所述覆蓋區(qū)和緩沖區(qū)具有N型雜質(zhì)。
2.一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征是,包括;(1)在P型襯底上制作隔離區(qū);(2)摻雜N型雜質(zhì)生成集電區(qū);(3)在集電區(qū)外延生長基區(qū),在基區(qū)生長過程中摻雜N型雜質(zhì)生成緩沖區(qū)和覆蓋區(qū),摻雜鍺和P型雜質(zhì)生成鍺硅區(qū);(4)在基區(qū)上生長多晶硅形成發(fā)射區(qū); (6)退火。
3.如權(quán)利要求2所述的制造方法,其特征是實(shí)施步驟(3)時(shí),在所述緩沖區(qū)和覆蓋區(qū)中摻入磷或砷。
4.如權(quán)利要求2所述的制造方法,其特征是實(shí)施步驟(4)時(shí),生長的多晶硅是非摻雜多晶娃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu),包括P型襯底、隔離區(qū)、集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū),所述集電區(qū)和隔離區(qū)并列在P型襯底上方,所述集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)自所述P型襯底由下至上依次排列,所述基區(qū)具有依次排列的緩沖區(qū)、鍺硅區(qū)和覆蓋區(qū),緩沖區(qū)和集電區(qū)相鄰,覆蓋區(qū)和發(fā)射區(qū)相鄰;其中,所述覆蓋區(qū)和緩沖區(qū)具有N型雜質(zhì)。本發(fā)明還公開了一種鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)的制造方法。本發(fā)明的鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管器件結(jié)構(gòu)及其制造方法能實(shí)現(xiàn)更高特征頻率(如100GHz以上)的同時(shí),能精確控制CB結(jié)和EB結(jié)的位置,實(shí)現(xiàn)了EB結(jié)反向耐壓的可調(diào),能精確控制鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管基區(qū)寬度,消除基區(qū)P型離子擴(kuò)散所對(duì)基區(qū)寬度的影響,提高工藝穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01L29/36GK102412285SQ20111034018
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者劉冬華, 段文婷, 石晶, 胡君, 錢文生 申請人:上海華虹Nec電子有限公司