CN102097466B - 硅锗异质结晶体管及其制造方法 - Google Patents

硅锗异质结晶体管及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102097466B
CN102097466B CN 200910201939 CN200910201939A CN102097466B CN 102097466 B CN102097466 B CN 102097466B CN 200910201939 CN200910201939 CN 200910201939 CN 200910201939 A CN200910201939 A CN 200910201939A CN 102097466 B CN102097466 B CN 102097466B
Authority
CN
China
Prior art keywords
base
area
emitter
intrinsic
asymmetric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 200910201939
Other languages
English (en)
Other versions
CN102097466A (zh
Inventor
陈帆
张海芳
周正良
徐炯�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd filed Critical Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Priority to CN 200910201939 priority Critical patent/CN102097466B/zh
Publication of CN102097466A publication Critical patent/CN102097466A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102097466B publication Critical patent/CN102097466B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种硅锗异质结晶体管，采用非对称的器件结构，即具有非对称发射极-基极隔离区，非对称本征基区，非对称外基区。包括：在硅衬底上形成的埋层；在埋层上制备的本征集电极区，外集电极区，衬底隔离区；非对称本征基区，位于本征集电极区上方；非对称外基区，位于非对称本征基区两侧；非对称发射极-基极隔离区，位于非对称本征基区上方的两侧端；多晶硅发射极区，位于所述非对称发射极-基极隔离区和非对称本征基区之上。本发明还公开了一种所述硅锗异质结晶体管的制造工艺方法。本发明能够显著降低基区-集电极区之间的寄生电容。

Description

硅锗异质结晶体管及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种硅锗异质结晶体管。本发明还涉及所述硅锗异质结晶体管的制造方法。
背景技术
SiGe(硅锗)异质结晶体管实际上是相对于传统的三极管，利用窄禁带的SiGe代替Si(硅)作为BJT(双极结型晶体管)的基区，大大提高了器件的性能。其最重要的优势是与硅工艺兼容，可以相对低成本的Si基工艺获得可与III-V族竞争的高性能。同时具有高速，高频，卓越的低宽带噪声性能，良好的导热性，高机械强度等优点。传统的具有高截止频率的SiGe异质结晶体管的结构如图1所示，主要包括衬底101，对称埋层102，隔离区103，本征集电极区108，本征基区107，低阻外基区104，多晶硅发射极区106，对称的发射极-基极隔离区105。低阻外基区104是定义多晶硅发射极区106后，在在位掺杂的基区上自对准注入形成的；再经过后续工艺后，低阻外基区104P型掺杂扩散进入外集电极区109；低阻外基区104与本征集电极区108之间形成基区-集电极区的主要电容。在传统对称设计的器件里，该电容等量存在于器件的左右两侧。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硅锗异质结晶体管，能够显著降低基区-集电极区之间的寄生电容；为此，本发明还要提供一种所述硅锗异质结晶体管的制造工艺方法。
为解决上述技术问题，本发明的硅锗异质结晶体管包括：
在硅衬底上形成的埋层；在所述埋层上制备的本征集电极区，位于所述本征集电极区两侧的外集电极区，位于外集电极区两侧的衬底隔离区；
其中，还包括：
非对称本征基区，位于本征集电极区上方，且其一侧端位于非衬底隔离区上，另一侧端位于一侧衬底隔离区的部分区域上；
非对称外基区，位于非对称本征基区两侧；位于非衬底隔离区上的非对称本征基区侧端的外基区为低阻外基区，作为连接用；位于衬底隔离区上的非对称本征基区侧端的外基区，被限制在衬底隔离区内，即该侧的外基区宽度远小于低阻外基区的宽度；
非对称发射极-基极隔离区，位于非对称本征基区上方的两侧端；位于所述低阻外基区一侧的非对称发射极-基极隔离区宽度小于与其相对的另一侧的非对称发射极-基极隔离区宽度；
多晶硅发射极区，位于所述非对称发射极-基极隔离区和非对称本征基区之上。
所述的硅锗异质结晶体管的制造工艺方法，包括如下步骤：
步骤一，在硅衬底上形成N+埋层；
步骤二，在所述N+埋层上制备低浓度集电极区；
步骤三，在所述低浓度集电极区和N+埋层的的硅片上制备隔离区；
步骤四，通过掺杂注入在所述低浓度集电极区中形成高浓度集电极区；其按参与器件工作的原理，形成的高浓度集电极区即所谓的本征集电极区，本征集电极区外的低浓度集电极区为外集电极区，外集电极区与器件的直流特性无关；
步骤五，在所述衬底隔离区、外集电极区、本征集电极区上形成基区；
步骤六，在所述基区上淀积介质膜；
步骤七，通过光刻刻蚀介质膜形成发射极窗口，在所述发射极窗口中和所述介质膜上形成多晶硅发射极层；再通过光刻刻蚀定义多晶硅发射极层，形成多晶硅发射极；
在形成多晶硅发射极时，同时定义出非对称的发射极-基极隔离区、非对称本征基区；
步骤八，对所述基区进行外基区掺杂注入，形成非对称的外基区。
本发明采用非对称的SiGe异质结晶体管结构，形成相对于衬底隔离区的非对称的外基区掺杂，并利用衬底隔离区阻挡外基区扩散进入低浓度集电极区，降低该侧的基区-集电极区电容，而在另一侧利用外基区注入形成低阻外基区通道。与传统的对称SiGe异质结晶体管结构相比，本发明的基区-集电极区之间的寄生电容被显著降低，有效提高了SiGe异质结晶体管的截止频率，从而实现器件的高频应用。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是传统的对称结构的SiGe异质结晶体管结构示意图；
图2-8是本发明的SiGe异质结晶体管制造工艺流程一实施例示意图。
具体实施方式
在本发明的一实施例中，所述的SiGe异质结晶体管与现有的对称结构的SiGe异质结晶体管的区别是，采用非对称的器件结构，即具有非对称的发射极-基极隔离区，非对称的本征基区，非对称的外基区。具体的制造工艺流程如下：
步骤一，参见图2所示，在硅衬底201上，通过离子注入或热氧化工艺形成N+埋层202。
步骤二，参见图3所示，采用外延生长工艺方法在所述N+埋层202上制备低掺杂的集电极区209(低浓度集电极区)。
步骤三，参见图4所示，在所述集电极区层209和N+埋层202的硅片上制备衬底隔离区203；该衬底隔离区203位于图4所示的器件左右两侧，可用通过场氧化工艺方法形成所述的衬底隔离区203，也可以采用浅槽隔离工艺方法形成所述的衬底隔离区203。
步骤四，参见图5所示，通过掺杂注入在所述集电极区209中形成本征集电极区；未被注入掺杂区域即为外集电极区；所述的本征集电极区是BJT器件真正的集电极区，外集电极区是器件外围，在一定程度上以其寄生的电容影响器件的工作特性。经过本步骤形成了位于所述N+埋层202上方的本征集电极区208，和位于本征集电极区208两侧的外集电极区209。
步骤五，再结合图5所示，通过外延生长在所述衬底隔离区203、外集电极区209、本征集电极区208上形成基区207。所述基区207的成分是SiGe，包括掺碳SiGe。具体实施时可以采用常规的SiGe基区形成工艺方法，包括，打开SiGe基区窗口，外延生长SiGe。
步骤六，参见图6所示，在所述基区207上淀积介质膜205。
步骤七，参见图7所示，通过光刻刻蚀介质膜205形成发射极窗口，在所述发射极窗口中和所述介质膜205上形成多晶硅发射极层206；再通过光刻刻蚀定义多晶硅发射极层206，形成多晶硅发射极206。
在形成多晶硅发射极206时，同时定义出非对称发射极-基极隔离区205。所述非对称发射极-基极隔离区205是指相对于衬底隔离区203的非对称性；该非对称发射极-基极隔离区205位于多晶硅发射极区206与本征基区207之间，且分别位于多晶硅发射极区206与本征基区207的两侧，由介质膜205通过刻蚀形成；非对称发射极-基极隔离区205一侧的宽度大于另一侧的宽度。
在形成多晶硅发射极206时，同时定义出非对称本征基区207，即在所述基区207中无外来掺杂注入。位于非对称发射极-基极隔离区205宽度大的一侧非对称本征基区207，部分位于衬底隔离区203上，为多晶硅；位于非对称发射极-基极隔离区205宽度小的一侧非对称本征基区207位于非衬底隔离区上(在图8所示的实施例中，位于外集电极区209上)，为完整的单晶。
所述非对称本征基区207与衬底隔离区203交叉重叠的宽度范围可以在0.01μm～0.25μm内选择。
所述非对称发射极-基极隔离区207可以是氮化膜，氧化膜，氮氧化膜，或者是包含氮化膜和氧化膜的复合膜。
步骤八，参见图8所示，对所述基区207进行外基区掺杂注入，形成非对称外基区204。
所述非对称外基区204是指，位于非衬底隔离区上的非对称本征基区207侧端的外基区204，通过掺杂注入形成低阻外基区，作为连接接触孔用；部分位于衬底隔离区203上的非对称本征基区207侧端的外基区204，掺杂注入后受衬底隔离区203的阻挡，被限制在衬底隔离区203内，即该侧的外基区204宽度远小于低阻外基区的宽度。
最终形成的非对称结构的SiGe异质结晶体管器件结构如图8所示，具有较低的基区-集电极区电容，能有效提高SiGe异质结晶体管的截止频率，实现器件的高频应用。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种硅锗异质结晶体管，包括：在硅衬底上形成的埋层；在所述埋层上制备的本征集电极区，位于所述本征集电极区两侧的外集电极区，位于外集电极区两侧的衬底隔离区；
其特征在于，还包括：
非对称本征基区，位于本征集电极区上方，且其一侧端未延伸到和所述外集电极区相邻接的一侧的所述衬底隔离区上而位于所述外集电极区内的非衬底隔离区上，另一侧端延伸到和所述外集电极区相邻接的另一侧的所述衬底隔离区而位于所述外集电极区另一侧衬底隔离区的部分区域上；
非对称外基区，位于非对称本征基区两侧；位于非衬底隔离区上的非对称本征基区侧端的外基区为低阻外基区，作为连接用；位于衬底隔离区上的非对称本征基区侧端的外基区，被限制在衬底隔离区内，该侧的外基区宽度远小于另一侧低阻外基区的宽度；
非对称发射极-基极隔离区，所述非对称发射极-基极隔离区是指相对于衬底隔离区的非对称性；位于非对称本征基区上方的两侧端；位于所述低阻外基区一侧的非对称发射极-基极隔离区宽度小于与其相对的另一侧的非对称发射极-基极隔离区宽度；
多晶硅发射极区，位于所述非对称发射极-基极隔离区和非对称本征基区之上。
2.如权利要求1所述的硅锗异质结晶体管，其特征在于：所述衬底隔离区通过场氧化工艺方法或者浅槽隔离工艺方法形成。
3.如权利要求1所述的硅锗异质结晶体管，其特征在于：所述非对称发射极-基极隔离区是氮化膜，氧化膜，氮氧化膜，或者是包含氮化膜和氧化膜的复合膜。
4.如权利要求1所述的硅锗异质结晶体管，其特征在于：所述非对称本征基区与衬底隔离区交叉重叠的宽度为0.01μm～0.25μm。
5.如权利要求1所述硅锗异质结晶体管的制造工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在硅衬底上形成N+埋层；
步骤二，在所述N+埋层上制备集电极区；
步骤三，在所述集电极区和N+埋层的硅片上制备隔离区；
步骤四，通过掺杂注入在所述集电极区中形成本征集电极区，未掺杂的集电极区即为外集电极区，外集电极区与器件的直流特性无关；
步骤五，在所述衬底隔离区、外集电极区、本征集电极区上形成基区；
步骤六，在所述基区上淀积介质膜；
步骤七，通过光刻刻蚀介质膜形成发射极窗口，在所述发射极窗口中和所述介质膜上形成多晶硅发射极层；再通过光刻刻蚀定义多晶硅发射极层，形成多晶硅发射极；
在形成多晶硅发射极时，同时定义出非对称的发射极-基极隔离区、非对称本征基区；
步骤八，对所述基区进行外基区掺杂注入，形成非对称的外基区。
6.如权利要求5所述的制造工艺方法，其特征在于：所述基区的成分为硅锗。
7.如权利要求6所述的制造工艺方法，其特征在于：所述基区的成分为掺碳的硅锗。
CN 200910201939 2009-12-15 2009-12-15 硅锗异质结晶体管及其制造方法 Active CN102097466B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910201939 CN102097466B (zh) 2009-12-15 2009-12-15 硅锗异质结晶体管及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910201939 CN102097466B (zh) 2009-12-15 2009-12-15 硅锗异质结晶体管及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102097466A CN102097466A (zh) 2011-06-15
CN102097466B true CN102097466B (zh) 2013-03-13

Family

ID=44130443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200910201939 Active CN102097466B (zh) 2009-12-15 2009-12-15 硅锗异质结晶体管及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102097466B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103378138B (zh) * 2012-04-18 2016-12-14 朱恩均 双极晶体管及其制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0795899A1 (de) * 1996-03-14 1997-09-17 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Heterobipolartransistors
US6444535B1 (en) * 2001-05-09 2002-09-03 Newport Fab, Llc Method to reduce emitter to base capacitance and related structure
US6534802B1 (en) * 2001-05-07 2003-03-18 Newport Fab, Llc Method for reducing base to collector capacitance and related structure
US6586297B1 (en) * 2002-06-01 2003-07-01 Newport Fab, Llc Method for integrating a metastable base into a high-performance HBT and related structure
CN101051651A (zh) * 2006-04-04 2007-10-10 国际商业机器公司 异质结双极型晶体管及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0795899A1 (de) * 1996-03-14 1997-09-17 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Heterobipolartransistors
US6534802B1 (en) * 2001-05-07 2003-03-18 Newport Fab, Llc Method for reducing base to collector capacitance and related structure
US6444535B1 (en) * 2001-05-09 2002-09-03 Newport Fab, Llc Method to reduce emitter to base capacitance and related structure
US6586297B1 (en) * 2002-06-01 2003-07-01 Newport Fab, Llc Method for integrating a metastable base into a high-performance HBT and related structure
CN101051651A (zh) * 2006-04-04 2007-10-10 国际商业机器公司 异质结双极型晶体管及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102097466A (zh) 2011-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102117827B (zh) BiCMOS工艺中的寄生垂直型PNP器件
CN102097465B (zh) BiCMOS工艺中的寄生垂直型PNP三极管及其制造方法
US11322595B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and preparation method thereof
CN102931226B (zh) 自对准锗硅异质结双极型三极管及其制作方法
US10043894B2 (en) Transistor amplifier circuit and integrated circuit
CN102097466B (zh) 硅锗异质结晶体管及其制造方法
CN103094102A (zh) 去除双极型晶体管工艺中发射极多晶硅刻蚀残留的方法
CN103035690B (zh) 击穿电压为7-10v锗硅异质结双极晶体管及其制备方法
CN102931220A (zh) 锗硅异质结双极型三极管功率器件及制造方法
CN103137676B (zh) 一种锗硅异质结双极晶体管及其制造方法
CN102956480A (zh) 有赝埋层的锗硅hbt降低集电极电阻的制造方法及器件
CN102110606A (zh) 异质结双极晶体管的形成方法及其异质结双极晶体管
CN101764100A (zh) 与bcd集成制造工艺兼容的垂直双极型器件制造工艺
JP2006324294A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN104347402A (zh) 一种绝缘栅双极型晶体管的制造方法
CN103066119B (zh) 锗硅异质结双极晶体管及制造方法
US9012279B2 (en) SiGe HBT and method of manufacturing the same
CN103035748B (zh) 锗硅BiCMOS工艺中的齐纳二极管及制造方法
CN102412286B (zh) 一种高速锗硅hbt器件结构及其制造方法
CN103107188B (zh) 一种SiGe HBT工艺中的寄生PNP器件结构及其制造方法
CN102412284A (zh) 锗硅hbt工艺中垂直寄生型pnp三极管及其制造方法
CN102412279B (zh) 锗硅bicmos工艺中垂直寄生型pnp三极管及制造方法
CN103094328B (zh) 一种SiGe BiCMOS工艺中的寄生PNP器件结构及其制造方法
CN104205336B (zh) 具有浅层向外扩散p+发射极区的锗化硅异质结双极晶体管
CN102122667A (zh) L形硅锗异质结晶体管及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HUAHONG NEC ELECTRONICS CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20131216

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201206 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI TO: 201203 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20131216

Address after: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 1399

Patentee after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201206, Shanghai, Pudong New Area, Sichuan Road, No. 1188 Bridge

Patentee before: Shanghai Huahong NEC Electronics Co., Ltd.