[發明專利]制造異質結雙極晶體管的方法和異質結雙極晶體管

有效

• 申請號: 201110009451.8
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102129994A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 菲利浦·默尼耶-貝拉德;約翰內斯·約瑟夫斯·斯奧道勒斯·馬里納斯·唐克斯;漢斯·莫騰斯;托尼·范胡克
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/737;H01L29/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及一種制造異質結雙極晶體管(HBT)的方法。

本發明還涉及一種根據這種方法制造的HBT。

背景技術

HBT吸引了相當多的注意力，同樣這種晶體管能夠用于諸如RF應用之類的高頻應用，并且可以在不要求附加工藝步驟的情況下將其集成到CMOS工藝中。

例如，在EP1406308A2中公開了這種HBT的示例。如在該專利申請中已經公開的，Si-Ge-C合金可以有利地用作這些晶體管中的基極材料，因為對于已知Si-Ge合金添加碳改善了本征基極中磞雜質的擴散可控性，從而改進了HBT的性能特性的可控性，有利于將這種晶體管用于例如RF應用中。然而，EP1406308A2中公開的HBT的缺點是其制造相當復雜，增加了其中集成HBT的集成電路(IC)的成本。

圖1示出了具有減小制造復雜度的另一種已知HBT。所述HBT形成于具有淺溝隔離區12的單晶硅襯底10上，在所述淺溝隔離區中間將集電極雜質11注入到所述襯底10中。已經通過將第一本征Si-Ge-C層26、摻硼的Si-Ge-C層28和另外的本征Si-Ge-C層30的疊層沉積到在包括多晶硅層16和氮化物層(未示出)的疊層中形成的溝槽中，形成了基極。所述多晶硅層16有時也稱作多晶硅柵極，因為可以使用用于沉積FET的多晶硅柵極相同的CMOS工藝步驟來沉積多晶硅層16。然而應該理解的是，所述多晶硅層16在HBT中作為觸點而不是控制端，如在下文中更加詳細的解釋的那樣。顯然，可以向非本征基極觸點16施加偏置電壓。

圍繞所述摻硼的Si-Ge-C層28的摻碳的層26和30在激活所述基極期間用作硼擴散緩沖層，使得將所述磞雜質仍然主要限制在Si-Ge-C層中，從而產生高摻雜的基極，確保了所述基極可以處理高切換速度。這些層中碳的含量確保了將磞遷移延遲到這樣的程度，使得通過適當地選擇層的尺寸和碳雜質水平，可以在后續的退火期間將磞有效地限制在含Si-Ge層中。

將發射極36堆疊到本征基極層28中。在這種HBT中，發射極36通常從上面接觸，而集電極11通常穿過襯底10接觸，即從下面接觸。所述基極28典型地通過橫向觸點來接觸，常將其稱作非本征基極區。所述非本征基極區形成于氧化物14上面的多晶硅層16中，并且通過側壁間隔物34與所述發射極36隔開。

為了獲得所述非本征基極區16和本征基極區28之間的良好接觸，通常用磞雜質注入所述非本征基極區16，通過退火步驟隨后(橫向地)擴散所述磞雜質以將非本征和本征基極區相連。

然而，這種器件的缺點是將所述摻硼的Si-Ge-C本征基極層28與所述非本征基極區相隔開的本征Si-Ge-C緩沖層26的垂直部分在退火期間阻止非本征基極區和本征基極區之間的擴散，使得所得到的器件受到比所需基極阻抗更高的阻抗的影響。

圖2中示出了這一點，其中示出了沿A-A’線的磞濃度分布中存在負的峰值，即在第一本征Si-Ge-C層處存在負的峰值。在本征Si-Ge-C層26中發生所述負的峰值40，如前面解釋地那樣，阻止在所述非本征基極區16朝著所述Si-Ge-C層28的磞注入物的橫向遷移。將圖1的HBT的含鍺區域在圖2中標記為Ge。正的峰值50與Si-Ge-C層28中的磞濃度相對應。由負的峰值50引起的相對較高的基極阻抗限制了在諸如RF器件之類的高頻應用中的HBT的性能。

發明內容

本發明試圖提供一種制造HBT的方法，所述HBT將低復雜度與改進的基極阻抗特性相結合。

本發明還試圖提供一種HBT，所述HBT與圖1所示的器件相比具有改進的基極阻抗特性。

根據本發明的第一方面，提出了一種形成異質結雙極晶體管的方法，包括：在單晶硅襯底上的氧化物層上面沉積包括多晶硅層和電介質層的第一疊層；對所述第一疊層圖案化以形成延伸到所述襯底的溝槽；在所得到的結構上沉積硅層；在所得到的結構上沉積硅-鍺-碳層；從所述溝槽的側壁選擇性地去除所述硅-鍺-碳層；在所得到的結構上沉積摻硼的硅-鍺-碳層；在所得到的結構上沉積另外的硅層；在所述溝槽的側壁上形成電介質間隔物；用發射極材料填充所述溝槽；通過選擇性地去除所述第一疊層的電介質層，暴露出所述溝槽側壁外部的多晶硅區；將磞雜質注入到所暴露的多晶硅區以限定基極注入物；以及將所得到的結構暴露到熱預算(thermal?budget)用于對磞雜質進行退火。