專利名稱：一種鍺硅異質結三極管器件結構及其制造方法
技術領域：
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結三極管器件結構。本發(fā)明還涉及一種鍺硅異質結三極管器件結構的制造方法。
背景技術：
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(硅鍺異質結雙極晶體管)已經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型雜質擴散進太少，電流增益會太?。环粗畡t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)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鍺硅異質結三極管器件結構能實現(xiàn)40GHz 以上的特征頻率。本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供一種鍺硅異質結三極管器件結構的制造方法能精確控制鍺硅異質結三極管基區(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)明還要解決的技術問題是一種鍺硅異質結三極管器件結構的制造方法能精確控制CB結(集電極-基極之間的PN結)和EB結(發(fā)射極-基極之間的PN結)的位置， 實現(xiàn)了 EB結反向耐壓的可調為解決上述技術問題，本發(fā)明的鍺硅異質結三極管器件結構，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。
本發(fā)明的鍺硅異質結三極管器件結構的制作方法，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型雜質生成緩沖區(qū)和覆蓋區(qū)，摻雜鍺和P型雜質生成鍺硅區(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)明的鍺硅異質結三極管器件結構及其制造方法，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。藉由基區(qū)生長過程精確控制摻入N型雜質的濃度，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型雜質的濃度和摻入雜質的位置，決定CB結和EB結的位置，能實現(xiàn)EB結反向耐壓的可調。本發(fā)明能實現(xiàn)40GHz以上的特征頻率，增加工藝穩(wěn)定性，改善器件面內的均勻性，降低為控制EB結位置的熱過程的工藝要求。
下面結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)明三極管器件結構的示意圖。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)明的鍺硅異質結三極管器件結構，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。如圖3所示，本發(fā)明鍺硅異質結三極管器件結構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。
權利要求
1.一種鍺硅異質結三極管器件結構，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。
2.一種鍺硅異質結三極管器件結構的制造方法，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型雜質生成緩沖區(qū)和覆蓋區(qū)，摻雜鍺和P型雜質生成鍺硅區(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結三極管器件結構，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。本發(fā)明還公開了一種鍺硅異質結三極管器件結構的制造方法。本發(fā)明的鍺硅異質結三極管器件結構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結和EB結的位置，實現(xiàn)了EB結反向耐壓的可調，能精確控制鍺硅異質結三極管基區(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