SE517434C3 - Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas - Google Patents

Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas

Info

Publication number
SE517434C3
SE517434C3 SE9903629A SE9903629A SE517434C3 SE 517434 C3 SE517434 C3 SE 517434C3 SE 9903629 A SE9903629 A SE 9903629A SE 9903629 A SE9903629 A SE 9903629A SE 517434 C3 SE517434 C3 SE 517434C3
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
indium
base
transistor
doping
profile
Prior art date
Application number
SE9903629A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9903629D0 (sv
SE517434C2 (sv
SE9903629L (sv
Inventor
Ted Johansson
Hans Norstroem
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
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 Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE9903629A priority Critical patent/SE517434C3/sv
Publication of SE9903629D0 publication Critical patent/SE9903629D0/sv
Priority to TW088118044A priority patent/TW432540B/zh
Priority to CNB008167389A priority patent/CN1222983C/zh
Priority to AU79780/00A priority patent/AU7978000A/en
Priority to JP2001530904A priority patent/JP2003511872A/ja
Priority to PCT/SE2000/001911 priority patent/WO2001027981A2/en
Priority to KR1020027004298A priority patent/KR20020069002A/ko
Priority to EP00970389A priority patent/EP1224693A2/en
Priority to US09/680,321 priority patent/US6459140B1/en
Publication of SE9903629L publication Critical patent/SE9903629L/sv
Publication of SE517434C2 publication Critical patent/SE517434C2/sv
Publication of SE517434C3 publication Critical patent/SE517434C3/sv

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
    • H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/2658—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation of a molecular ion, e.g. decaborane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1004—Base region of bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table further characterised by the doping material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66272—Silicon vertical transistors
    • H01L29/66287—Silicon vertical transistors with a single crystalline emitter, collector or base including extrinsic, link or graft base formed on the silicon substrate, e.g. by epitaxy, recrystallisation, after insulating device isolation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S257/00—Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/917—Plural dopants of same conductivity type in same region

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

- 517 434 l och Si används för att ytterligare reducera basbredden, medan man bibehåller ett rimligt beta och en rimlig basresistans för att öka transistoms högfrekvensegenskaper. Transistorn med SiGe-bas kan även ha ökad produkt av beta-earlyspånning (hva-VA) liksom reducerat temperatur- beroende för hpE.
Indium har en rimligt låg diffusionskoefficient och implantationsegenskaper lämpliga för att erhålla tunna dopingskikt. Indium är ett p-dopningsämne och kunde möjligen användas som en ersättning för bor i basen på den bipolära transistorn. Den mest intressanta skillnaden jämfört med bor är egenskapen för indium som "ieke-grund" acceptor. Vid typisk transistor- drifttemperatur är endast en liten del av indiumacceptortillstånden joniserade eller aktiva (hänvisat till som "orenhetsutfrysning" {eng.: impurity freeze-out} [l]). Som ett resultat minskas grummeltalet och strömför- stärkningen ökas.
En annan intressant aspekt är att bipolära transistorer med indiumbas kommer att vara mindre mottagliga för basbreddsmodulation (dvs. early- effekt) som orsakas av den backspända kollektor-basövergången (normalt drifttillstånd), eftersom indiumacceptortillstånd som faller inom kollektor-basutarrnningsområdet kommer att joniseras och förhindra den kvasineutrala basen från att utarmas genom den backförspända övergången.
Detta reducerar även den spänningsberoende kapacitansvariationen för bas-kollektorövergången, vilken bidrar till icke-linjäriteter i högfrekvensöverföringskarakteristiken.
Alla bipolära kiseltransistorer uppvisar en tämligen hög positiv temperaturkoefficient för beta, dvs. beta ökar med temperatur. Detta temperaturberoende leder till många svårigheter och kompromisser i kretskonstruktion. Vidare för bipolära effektanordningar leder det positiva tecknet på koefficienten till termiska instabilitetsproblem vilka vanligtvis löses genom användning av emitterballastrnotstånd, men till kostnad av minskad prestationsförmåga och ökade kostnader. Bipolära transistorer som - ' 517 434 5 använder indium i basen kommer att ha minskat temperaturberoende på beta, eftersom vid höga temperaturer mer acceptortillstånd kommer att joniseras, som följaktligen ökar den effektiva basdopningen. Detta komma att reducera en ökning av beta med temperatur.
I det amerikanska patentet US-A-5 681 763 av Ham och Kizilyalli beskrivs en metod att göra bipolära transistorer med en indiumdopad bas. I patentet diskuteras i detalj bor och indiumdopningar för basen (huvudsakligen för att förbättra transistorns earlyspänning), men effekten av att kombinera de två ämnena diskuteras aldrig även om det nämns i processflödet i texten och i första patentkravet att vid dopning av basen med indium kan det även vara önskvärt att dopa basen med bor.
Det indikerade området för indiumdosen (l-l012 - 1-1015 cm-2) idet citerade patentet är alltför brett. Vid höga dopningsnivåer kommer indiumet, som är en djupnivåorenhet, att skapa en basrekombinationsström, som kan leda till transistorer som läcker och har lågt beta för lågström. Dosområdet måste i stället hållas under l-lO14 cm'2 för att undertrycka denna effekt. Vid höga nivåer av indium kommer en transientförstärkt diffusion (TED) av både bor och indium att uppträda, vilket fullständigt förstör alla fördelar.
Bipolära transistorer med indiumimplantationsbas verifierades experimen- tellt [2, 3] med användning av 0,5 pm och O,25p.m BiCMOS-teknologi. Den viktigaste förbättringen var den ökade earlyspänningen, och alltså den förbättrade produkten av beta-earlyspänning (produkten hpE-VA). Beta och basresistansen ökade emellertid mer än tio gånger. Detta gör det mer eller mindre omöjligt att använda den föreslagna anordningen i någon realistisk radiokretskonstruktion.
I högfrekventa bipolära transistorer för användning i telekommunikation föredras en faktor beta i storleksområdet 50-150. I [2] erhölls en ökning i beta från 120 till 1600, och i [3] erhölls en ökning från 120 till 1300. För att 517 434 4 erhålla ett lägre beta behövs mycket hög indiumkoncentration och detta kommer att leda till hög rekombination av minoritetsbärare i basen.
Låg basresistans (RB) är en mycket viktig parameter. Den påverkar fmax (Gel/JRR), vilket är en viktig högfrekvensparameter, och bruset i anordningen (oc JRB ). I [2] ökade basresistansen upp till 21 gånger och i [3] 14 gånger jämfört med liknande transistorer som har bas med bor.
Därför är det fortfarande ett önskemål om en metod för att förbättra karakteristiken för bipolära högfrekvenstransistorer av kisel för att förbättra beta-earlyspänningen, men utan att erhålla alltför högt beta och /eller alltför hög basresistans.
SAMMANFATTNING Föreliggande offentliggörande beskriver ett förfarande för att förbättra egenskaperna för bipolära högfrekvenstransistorer av kisel genom tillägg av indium i transistorns bas. Endast ersättning av bor i basen med indium förbättrar produkten av beta-earlyspänning, men till priset av högt beta och hög basresistans.
I stället föreslås här att kombinera bor- och indiumdopningsprofiler i basen för att erhålla en transistor med de flesta av egenskaperna för en transistor som har bas med bor bevarade, men med några-parametrar förbättrade på grund av det tillagda indiumet. Denna "dubbel-profil" eller "indium- förstärkta" transistor kommer att uppvisa förbättrad produkt av beta-early- spänning och i lägre temperaturberoende på beta, men kommer i övrigt bevara de fördelaktiga egenskaperna för transistorer som har bas med bor.
För att detta ska fungera tillfredsställande måste emellertid indiumprofilen innefattas inne i borprofilen på ett sådant sätt att beta och den effektiva basbredden inte dramatiskt påverkas, annars kommer låg- och högfrekvensegenskaperna att degraderas. 517 434 5 Ett förfarande i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs av de oberoende patentkraven 1, 9 och 10 liksom de beroende kraven 2 till 8. En bipolär högfrekvenstransistor av kisel i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs av det oberoende patentkravet 1 1.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen tillsammans med ytterligare ändamål och fördelar med denna kan bäst förstås genom att göra hänvisning till följande beskrivning läst tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. l FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 FIG. 5 FIG. 6 FIG. 7 illustrerar schematiskt ett substrat som innefattar en anordningsyta och kollektorkontakt efter skapandet av n-ñcka och isolation, illustrerar schematiskt substratet efter deponering av nitrid, användning av E/ B-mask, E/ B-etsning, borttagande av fotoresist och oxidetsning, illustrerar deponering av basskikt av polykisel och B eller BFQ implantation, illustrerar basskiktet av polykisel med TEOS påfört och efter etsning med användning av emittermask, som då borttagits, illustrerar pålagd basoxid och basimplantation med låg dos av bor, illustrerar steget med deposition av spacernitrid, illustrerar skapade distanser efter etsning av spacemitridskikt och steget med implantation av fosfor (SCI) och indium, 517 434 6 FIG. 8 illustrerar substrat efter avlägsnande av oxíd och deponering av polykisel, irnplantation av arsenik, maskning, etsning och bort- tagande av mask, FIG. 9 illustrerar substratet försett med tunn oxid och nitridskikt för en härdning med användning av hög temperatur, FIG. 10 illustrerar substrat efter ett silicidforrneringssteg, FIG. 11 illustrerar en del av den avslutade strukturen efter metallisering, samt FIG. 12 illustrerar kapacitansen kollektor-bas som funktion av pålagd spänning.
DETALJERAD BESKRIVNING Implementeringen beskriven i det amerikanska patentet US-A-5 681 763 berör en enkel bipolär transistor med ett polykisellager. I den föreliggande beskrivningen kommer realiserandet visa en avancerad transistor med dubbelt polykisel och invändig spacer. För att reducera oönskade sidoeffekter, implanteras indium endast exakt i emitteröppningen, självlinerat med användning av de invåndiga spacerdistanserna som blockerare (en mask för andra delar av strukturen kan vara nödvändig), följaktligen kommer indium endast placeras den exakta delen av transistorn där det avses vara, annars skulle det potentiellt degradera andra transistorparametrar.
Att lägga till indiumimplantation i ett existerande flöde för bipolära högfrekvenstransistorer är inte komplicerat. Ett standardförfarande för jonimplantation utvidgas med de nödvändiga kemikalier för implantation av indium i samband med de vanliga dopningsämnena B, BF2, As, P och Sb. 517 434 7 Indium kan implanteras i samma processteg som när basen jonimplanteras eller kan det vara föredraget att utföra ett separat härdningsteg efter implantation av indium före implantation av bor, för att reducera förstärkt bordiffusion. Indium kan också implanteras senare i processflödet vid samma tidpunkt som SCI-implantationen utförs (använd i avancerade processer för att lokalt öka dopningen under den egentliga basen för att reducera strömeffekter och öka fr för anordningen.
Indiumdosen väljs att vara ganska låg (samma storleksordning som borimplantationen) men på grund av låg jonisation kommer den ytterligare ökningen av aktiv dopning vara låg och följaktligen kommer beta och basresistansen väsentligen vara den samma som för transistorer med endast bor. Implantationsenergin väljs så att den avslutade indiumprofilen kommer att föreligga i området bestämt av borprofilen, alltså inte utsträcka basbredden mot kollektorområdet. För att erhålla en förbättrad early- spänning måste» den placeras så att dopningsämnena föreligger i kollektor-basutarmningsområdet, vilket är beläget nära kollektor-bas- övergången vid backförspänning.
Earlyspänningen kommer att förbättras med indium tillagt, eftersom indiumacceptortillstånden som faller inom kollektor-basutarmningsområdet kommer att joniseras och förhindra den kvasineutrala basen från att utarmas av den backförspända övergången. Med andra ord kommer den effektiva dopningen ökas som en funktion av backförspänningen, som alltså kompenserar jutarmningen av basen och reducerar effekten som orsakar earlyspänningen.
Följaktligen kommer förekomsten av indium (inom borprofilen) även reducera mottagligheten för genomslag vid smala basområden.
Vidare när temperaturen ökas, kommer mer indium att joniseras (mindre "utfrysning"), och den effektiva basdopningen kommer att ökas. Detta 517 434 8 kommer att kompensera det annars ökade beta vid högre temperaturer än vad en konventionellt dopad kiseltransistor kommer att erfara.
Realisering I Figurerna 1 - 10 indikeras en schematisk process för en npn-transistor av kisel som använder en bipolär högfrekvens RF-IC-process med dubbelt polykisel och invändig spacer.
(A). Tillverkningssekvensen följer processekvensen upp till och inkluderande bildandet av isolerade anordningsornråden (N-fickor) + LOCOS eller STI (grund dikesisolation) med användning av konventionell bearbetning [4]. En resulterande struktur för ett npn-element visas i Figur 1 med STI (oxiden 10, till vänster och höger), och E/ B-området 5 i mitten. Kollektorkontakten 7 indikeras också i Figur 1. I följande figurer kommer bildandet av E/ B- området 5 och ytterligare implantation av indium, In, att förklaras, utelämnande detaljerna för formerandet av kollektoms 7 kontakt som görs på ett konventionellt sätt.
Ovanpå E/B-området 5 finns en termisk oxid 12, typiskt 100-300 Å.
(B). Typiskt 100-300 Å, av kiselnitrid 14 är deponerat ovanpå oxiden 12 genom CVD. En E/ B -öppningsmask (typiskt med en dimension av runt 1 pm) mönstras med användning av fotoresist. Nitriden torretsas. Fotoresisten avlägsnas. En resulterande struktur illustreras i Figur 2.
(C). Approximativt 2000 Å polykisel 16 för den utanför liggande baskontakten deponeras. Den utanför liggande basen dopas genom implantation av B eller BFQ vid låg energi. Detta illustreras i Figur 3.
(D). Ovanpå polykislet 16 deponeras 1000-2000 Ä TEOS 18 (oxid).
Emitteröppningen definieras i ett nästa maskningssteg, och TEOS 18 och polykisel 16 etsas ned till kiselytan. Fotoresisten avlägsnas. Resultatet demonstreras i Figur 4. 517 434 9 -~~ »u (E). En tunn termisk oxid 20 för basen odlas i öppningen för basimplantationen. Som indikerat i Figur 5 sätter en bor-implantation med lägenergi basdopningen.
(F). För att isolera polykislet för den yttre basen från polykisel för emittern och för att ytterligare reducera emitteröppningen, deponeras anpassat approximativt 2000 Å av nitrid 22 som indikerats i Figur 6.
(G). Nitriden 22 etsas anisotropt vilket skapar en spacer 24 vid den inre sidan av emitteröppningen ("inside spacer").
(H). För att lokalt öka kollektordopningen görs en ytterligare fosforimplantation (Sekundär kollektorimplantation, SCI, eller piedestal- implantation) i emitteröppningen. Denna implantation görs vanligen efter steg D, men att utföra den efter bildandet av den invändiga spacem kommer att lägga fosforn exakt där den behövs, dvs. under NPN-anordningens emitter.
Vid detta steg kommer indium även att implanteras. Dosen och energin liksom elementet själv är ändamålen med uppfinningen. Figur 7 indikerar SCI-processen och implantationen av indium. Efter implantationen avlägsnas oxidskiktet 20.
(I). Därefter kommer polykisel 26 för emittern att deponeras (typiskt 2000- 3000 Ä). Dopning görs genom implantation av arsenik med hög dos. En eller flera energier kan användas. Emittems polykisel maskas, torretsas och fotoresisten avlägsnas. Figur 8 är en förenklad illustration av den del av processen.
(J). För att aktivera dopningsämnena och sätta dopningsprofilema värmebehandlas strukturen vid hög temperatur under en kort period.
Typiskt används snabb termohärdning (RTA) vid 2 l0O0°C under 10-30 517 434 10 sekunder. För att förhindra As att lämna polykislet deponeras tunna skikt av oxid 28 och nitrid 30 ovanpå strukturen. Dessa skikt avlägsnas efter värmebehandlingen. Figur 9 visar strukturen efter tidpunkten för härdning.
(K). Ett allmänt steg som illustrerat i Figur 10 är nu att reducera polykislets 26 ytresistivitet genom formerande av silicid 32. Del av TEOS 18 på polykislet 16 för den yttre basen avlägsnas med en ytterligare mask före formerandet av siliciden.
(L). Metallisering följer härefter (deposition av oxid, kontakthål, metall etc.).
Figur 10 illustrerar strukturen med bas- och emitterkontakterna efter det första metalliseringsskiktet är fullständigt.
Experimentella resultat För att Validera ändamålet med uppfinningen tillverkades bipolära transistorer för i högfrekvens som beskrivet ovan. Transistorerna implanterades med ytterligare doser av 0,5-2-1013 cm2, 100 keV indium i samband med SGI-steget. Transistorerna hade tidigare mottagit en standard implantation med bor för basen. Likströmskontroll av parametrarna på skivnivå och jämförelse med en referenstransistor utan något indium i basen gav uppsättningen parametrar som illustrerats i Tabell I nedan.
Data visar att alla parametrar förutom earlyspänningen (VA) är oförändrade, inbegripet hm. Produkten hFE-VA har emellertid ökatfrån 2840 till över 4600 för den högsta dosen. Som en jämförelse visar rapporterade data från SiGe [5] Produkten hFE-VA på 70x60 = 4200.
Karaktäristiken för kollektor-baskapacitansen för en transistor med stor emitterarea visas i Figur 12 för den 2-1013 cm-2 med indium implanterade transistorn och referenstransistorn utan något indium i basen. Som väntat är kapacitansen vid noll volt förspänning något högre för transistorn 517 434 11 implanterad med indium, medan kapacitans-spänningssvinget (dvs.
C(5V)/C(OV)) är lägre för transistorn implanterad med indium. Extraherade modellparametrar för kretssimulatorn SPICE visas i Tabell II. Minskningen i MJC (lutningskoefficienten) visar att svinget är lägre för exemplaret implanterat med indium. Detta kommer att resultera i bättre linjäritet i högfrekvensöverföringskarakteristiken.
Bas implantation Inget indium lndium lndium md_ig¿n_ 5-10” om* 1-10” cm* 2-10” om* nFE 79 72 75 76 @|E=500A/0m2 vA [v] 36 45 54 61 hFE - vA 2640 3240 4050 4640 vb., [v] 0.79 0.79 0.79 . 0.79 @|E=1mA/0m2 vcEsafm 0.111 0.112 0.111 0.114 Bvcao [V] 16 16 16 16 Bvfißo [V1 3.7 3.6 3.7 3.6 RE [Q] 17 16 17 - 19 Rc [n] 53 54 53 55 1.6., [A1 14-10-11 12-10" 1.310" 1.410" lem, [A] 3.7-10"° 2.4-10*° 4.4-10'“° 4.0-10"° Tabell I. Jämförelse av transistorparametrar. Enkel NPN-transistor med 0,6 x 3 pm emitteröppning.
För att verifiera en förväntad förbättring av temperaturberoendet för beta, karaktäriserades transistorema i ett temperaturintervall mellan 0° C och l30° C. De extraherade SPICE modellparametrarna listas i Tabell III.
Temperaturkoefñcienten för beta (XTB) har drastiskt reducerats och temperaturkoefñcienten för mättnadsströmmen (XTI) har minskat något.
Andra parametrar påverkades inte märkbart. 517 434 12 Parameter CJC VJC MJC [PF] [mV] lndium-implanterad (2-1013 cm'2) 23.43 664.4 0.3 Referens 25.89 792.4 0.464 Tabell II. Extraherade SPICE CBC modellparametrar för implantation med indium samt för referensexemplar.
Parameter XTI XTB lndium-implanterad 4.500 270m (2-1013 cm-Z) Referens 4.976 550m Tabell III. Extraherade SPICE temperatur modellparainetrar för irnplantation med indium samt för referensexemplar.
Det kan därför dras slutsatsen att följande fördelar erhålls: * Förbättrad beta-earlyspänningsprodukt.
* Förbättrad linjäritet på grund av reducerat kollektor-baskapacitanssving.
* Minskat temperattlrberoende för beta.
.* Bevarade elektriska huvudegenskaper för bipolära transistorer som har bas med bor Det kommer att inses av fackmannen att olika modifieringar och ändringar kan göras i den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, vilken definieras av de bifogade patentkraven. 517 434 13 REFERENSER [1] sidorna 25-26 i S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2fl<1 ed., Wiley, 1981. [2] I. C. Kizilyalli, A. S. Chen, W. J. Nagy, T. L. Rich, T. E. Ham, K. H. Lee, M S. Carroll, M. Iannuzzi, "Silicon NPN Bipolar Transistors with Indium- Implanted Base Regions", IEEE Electron Device Letters, Vol. 18, s. 120, Mars 1997. [3] H. Tian, J. Hayden, B. Taylor, L. Wu, L. Zeng, "Characteristics of Indium Implanted Base npn Bipolar Transistors", IEEE Proc. BCTM, s. 156, 1998. [4] Se, t.ex., sidorna 495-502 in C. Y. Chang and S. M. Sze (eds.), "ULSI Technology", McGraw-Hill, 1996. [5] S. Jouan et al, "A High-Speed low 1 /f Noise SiGe HBT Technology Using Epitaxially-Aligned Polysilicon Emitters", TED-46, s. 15525 (Juli, 1999).

Claims (11)

WW %%%% ._ PATENTKRAV
1. Ett förfarande för att í en bipolär kiseltransistor erhålla förbättrad produkt av beta och Earlyspänning och lågt temperaturberoende, kännetecknat av steget att kombinera dopningsprofiler av bor och indium i form av en dubbelprofil i en baselektrod i den bipolära kiseltransistorn, för att därmed skapa indiumprofilen inne i dopningsprofilen med bor så att beta och den effektiva basbredden inte väsentligen påverkas, som därmed bibehåller önskade värden på beta och basresistans liksom önskvärda högfrekvens- egenskaper.
2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att implantera dopningsprofilen med indium för baselektroden i ett motsvarande processteg som när baselektroden jonimplanteras i ett standard tillverk- ningsprocessteg.
3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av det ytterligare steget att utföra ett separat hârdningsprocessteg efter implantationen av indiumprofilen, men före utförande av implantation av borproñlen för att reducera förstärkt bordiffusion.
4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att utföra implantation av indiumprofilen i processflödet samtidigt som att en SCI-implantation utförs för att lokalt öka dopningsnivän under en inre baselektrod för att reducera höga strömeffekter och för att öka anordningens högfrekvensparameter ft.
5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att utföra implantation av indiumprofilen efter formerande av invändiga distanser (24) och därmed ytterligare begränsa implanteringsöppningen när indium implanteras i basregionen. 5175 4 34 f, _="=: _
6. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att skapa den bipolära kiseltransistom som en anordning av typ med dubbelt polykisel.
7. Förfarande enligt något av kraven 1 till 5, kinnetecknat av det ytterligare steget att placera indiumdopningen överlappande bordopnings- profilen i baselektroden för att stanna inom en existerande borproñl med baselektroddopning.
8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av det ytterligare steget att placera indiumdopningen i en bas-kollektorutarmningsregion för att möjlig- göra en bipolär högfrekvenstransistor.
9. Förfarande för att erhålla ett förbättrat uppträdande för övergängsutarmningskapacitansen i en kiselanordning, kännetecknat av steget att kombinera bor och indium att bilda en dubbel-profil i den bipolära kiseltransistoms baselektrod genom att skapa indiumdopningsprofilen inne i bordopningsprofilen så att beta och den effektiva basbredden inte väsentligt påverkas, fór att därmed bibehålla önskade värden på beta och basresistansen, liksom önskade högfrekvensegenskaper.
10. Förfarande för att erhålla ett förbättrat uppträdande för övergångsutarmningskapacitansen och linjåriteten i en kiselanordning, känneteclmat av steget att kombinera bor och indium att bilda en dubbel- proñl i den bipolära kiseltransistorns baselektrod genom att skapa indium- dopningsprofilen inne i bordopningsprofilen så att beta och den effektiva basbredden inte väsentligt påverkas, för att därmed bibehålla önskade värden på beta och basresistansen, liksom önskade högfrekvensegenskaper.
11. Bipolâr högfrekvenskiseltransistor med ett förbättrat uppträdande i transistoms övergångsutarmningskapacitans och transistoms linjåritet, kännetecknar! av att baselektroden i transistom genom separata dopningsprofiler bildar ett dubbelt basskikt av p-typ som kombinerar bor 517 434 16 oo .o och indium som dopningsäinnen genom att det i den bipolära kiseltransistoms baselektrod skapas en indiumdopningsprofil inne i en bordopningsprofil därmed bildande dubbla implanterade orenhetsprofiler i baselektroden så att beta och den effektiva basbredden inte väsentligt påverkas.
SE9903629A 1999-10-08 1999-10-08 Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas SE517434C3 (sv)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9903629A SE517434C3 (sv) 1999-10-08 1999-10-08 Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas
TW088118044A TW432540B (en) 1999-10-08 1999-10-19 Indium-enhanced bipolar transistor
EP00970389A EP1224693A2 (en) 1999-10-08 2000-10-04 Indium-enhanced bipolar transistor
JP2001530904A JP2003511872A (ja) 1999-10-08 2000-10-04 インジウムで増強されたバイポーラ・トランジスタ
AU79780/00A AU7978000A (en) 1999-10-08 2000-10-04 Indium-enhanced bipolar transistor
CNB008167389A CN1222983C (zh) 1999-10-08 2000-10-04 铟增强的双极晶体管
PCT/SE2000/001911 WO2001027981A2 (en) 1999-10-08 2000-10-04 Indium-enhanced bipolar transistor
KR1020027004298A KR20020069002A (ko) 1999-10-08 2000-10-04 인듐-증진형 바이폴라 트랜지스터
US09/680,321 US6459140B1 (en) 1999-10-08 2000-10-06 Indium-enhanced bipolar transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9903629A SE517434C3 (sv) 1999-10-08 1999-10-08 Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas

Publications (4)

Publication Number Publication Date
SE9903629D0 SE9903629D0 (sv) 1999-10-08
SE9903629L SE9903629L (sv) 2001-04-09
SE517434C2 SE517434C2 (sv) 2002-06-04
SE517434C3 true SE517434C3 (sv) 2002-08-07

Family

ID=20417288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9903629A SE517434C3 (sv) 1999-10-08 1999-10-08 Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6459140B1 (sv)
EP (1) EP1224693A2 (sv)
JP (1) JP2003511872A (sv)
KR (1) KR20020069002A (sv)
CN (1) CN1222983C (sv)
AU (1) AU7978000A (sv)
SE (1) SE517434C3 (sv)
TW (1) TW432540B (sv)
WO (1) WO2001027981A2 (sv)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6822314B2 (en) * 2002-06-12 2004-11-23 Intersil Americas Inc. Base for a NPN bipolar transistor
US6867440B1 (en) * 2002-08-13 2005-03-15 Newport Fab, Llc Self-aligned bipolar transistor without spacers and method for fabricating same
US6699741B1 (en) * 2002-08-16 2004-03-02 National Semiconductor Corporation Single poly bipolar transistor and method that uses a selectively epitaxially grown highly-boron-doped silicon layer as a diffusion source for an extrinsic base region
US6830982B1 (en) * 2002-11-07 2004-12-14 Newport Fab, Llc Method for reducing extrinsic base resistance and improving manufacturability in an NPN transistor
US7592642B1 (en) 2003-09-25 2009-09-22 T-Ram Semiconductor, Inc. Thyristor-based semiconductor device with indium-carbon implant and method of fabrication
US7195959B1 (en) 2004-10-04 2007-03-27 T-Ram Semiconductor, Inc. Thyristor-based semiconductor device and method of fabrication
US7105906B1 (en) 2003-11-19 2006-09-12 National Semiconductor Corporation Photodiode that reduces the effects of surface recombination sites
US6852562B1 (en) 2003-12-05 2005-02-08 Eastman Kodak Company Low-cost method of forming a color imager
US20070023864A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 International Business Machines Corporation Methods of fabricating bipolar transistor for improved isolation, passivation and critical dimension control
WO2014074486A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-15 The Regents Of The University Of California Group-iii nitride heterojunction bipolar transistors
US9252292B2 (en) * 2013-09-16 2016-02-02 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and a method for forming a semiconductor device
US10032868B2 (en) * 2016-09-09 2018-07-24 Texas Instruments Incorporated High performance super-beta NPN (SBNPN)
CN113437133B (zh) * 2021-06-22 2022-07-22 弘大芯源(深圳)半导体有限公司 一种耐二次击穿的功率双极晶体管

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0797590B2 (ja) * 1989-11-21 1995-10-18 株式会社東芝 バイポーラトランジスタの製造方法
US5681763A (en) * 1995-12-29 1997-10-28 Lucent Technologies Inc. Method for making bipolar transistors having indium doped base
US6087683A (en) * 1998-07-31 2000-07-11 Lucent Technologies Silicon germanium heterostructure bipolar transistor with indium doped base
US6239477B1 (en) * 1998-10-07 2001-05-29 Texas Instruments Incorporated Self-aligned transistor contact for epitaxial layers
JP2001085442A (ja) * 1999-09-09 2001-03-30 Mitsubishi Electric Corp トランジスタを備えた半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001027981A3 (en) 2001-12-06
SE9903629D0 (sv) 1999-10-08
SE517434C2 (sv) 2002-06-04
KR20020069002A (ko) 2002-08-28
US6459140B1 (en) 2002-10-01
EP1224693A2 (en) 2002-07-24
CN1222983C (zh) 2005-10-12
CN1408123A (zh) 2003-04-02
WO2001027981A2 (en) 2001-04-19
TW432540B (en) 2001-05-01
SE9903629L (sv) 2001-04-09
AU7978000A (en) 2001-04-23
JP2003511872A (ja) 2003-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW420858B (en) Buried shallow trench isolation and method for forming the same
EP0691034B1 (en) Bipolar transistor structure using ballast resistor
SE517434C3 (sv) Bipolär högfrekvenskiseltransistor och förfarande för att förbättra karakeristiken för en sådan transistor genom tillägg av indium i transistors bas
US5336926A (en) Bipolar junction exhibiting suppressed kirk effect
US6011297A (en) Use of multiple slots surrounding base region of a bipolar junction transistor to increase cumulative breakdown voltage
KR100570910B1 (ko) 인듐이 도핑된 베이스를 갖는 실리콘 게르마늄 헤테로구조 바이폴라 트랜지스터
US8339758B2 (en) Transient voltage suppressor and method
US20090250720A1 (en) Transient voltage suppressor and methods
US20090273868A1 (en) Transient voltage suppressor and method
JPS60124869A (ja) トランジスタの製造方法
US5208171A (en) Process for preparing BiCMOS semiconductor device
JPS63500627A (ja) 埋込酸化物を有する半導体装置の製造
US5411898A (en) Method of manufacturing a complementary bipolar transistor
JPH05275439A (ja) 外部ベース抵抗および雑音の低いバイポーラ・トランジスタ
US6911715B2 (en) Bipolar transistors and methods of manufacturing the same
JP2008535214A (ja) ダイオード構造
US7064361B1 (en) NPN transistor having reduced extrinsic base resistance and improved manufacturability
JP2982420B2 (ja) 半導体集積回路装置
US7235861B1 (en) NPN transistor having reduced extrinsic base resistance and improved manufacturability
JP3746306B2 (ja) 負の動作抵抗の可能な半導体電子部品及びその使用方法
JPH0330305B2 (sv)
KR100234399B1 (ko) 바이폴라 트랜지스터의 제조방법
KR100296707B1 (ko) 쌍극자 트랜지스터 및 그 제조방법
JP2888652B2 (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
TW466765B (en) Manufacturing method and structure of bipolar transistor

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed