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)領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領域，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)：
在射頻應用中，需要越來越高的器件特征頻率，RFCMOS (射頻互補金屬氧化層半導體場效晶體管)雖然在先進的工藝技術(shù)中能實現(xiàn)較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實現(xiàn)40GHz以上的特征頻率，而且先進工藝的研發(fā)成本也是非常高；化合物半導體可實現(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，加上大多數(shù)化合物半導體有毒，限制了其應用。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，對精確控制基區(qū)寬度也帶來更高的要求。其對工藝不穩(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間，使多晶硅發(fā)射極中的N型雜質(zhì)擴散進基區(qū)外延層外，如何消除基區(qū)硼的擴散所帶來的對基區(qū)寬度的影響，將變的至關重要。如果晶硅發(fā)射極中的N型雜質(zhì)擴散進太少，電流增益會太??；反之則會造成增益太大，BVceo (基極開路時的集電極和發(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)中硼的擴散則導致基區(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型離子擴散所對基區(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。實施步驟(3)時，在所述緩沖區(qū)和覆蓋區(qū)中摻入磷或砷。實施步驟(4)時，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，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，能實現(xiàn)EB結(jié)反向耐壓的可調(diào)。本發(fā)明能實現(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)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖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。以上通過具體實施方式
和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
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，其特征是實施步驟(3)時，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，其特征是實施步驟(4)時，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)及其制造方法能實現(xiàn)更高特征頻率(如100GHz以上)的同時，能精確控制CB結(jié)和EB結(jié)的位置，實現(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型離子擴散所對基區(qū)寬度的影響，提高工藝穩(wěn)定性。
文檔編號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