[發明專利]精確控制EB結位置和EB結反向擊穿電壓的結構

有效

• 申請號: 201110310522.8
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN103050516A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 韓峰;劉冬華;胡君;段文婷;石晶
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/36
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 孫大為

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域。

背景技術

在射頻應用中，需要越來越高的器件特征頻率，RFCMOS雖然在先進的工藝技術中可實現較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實現40GHz以上的特征頻率，而且先進工藝的研發成本也是非常高；化合物半導體可實現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與Si的能帶差別，提高發射區的載流子注入效率，增大器件的電流放大倍數；其次利用SiGe基區的高摻雜，降低基區電阻，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，基區減薄和提高基區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，基區的減薄，對精確控制EB結的形成位置也帶來更高的要求。其對工藝不穩定性的容忍度也減低。而為了形成合適的EB結，就必須控制好最后的退火溫度和時間，使多晶硅發射極中的N型雜質擴散進基區外延層。如果擴散進太少，電流增益會太小；反之則會造成增益太大，B?V?c?e?o太小，工藝穩定性不可控。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種精確控制鍺硅異質結三極管EB結位置及其反向耐壓的結構，它可以精確控制EB結的位置，同時也實現了EB結反向耐壓的可調，能增加工藝穩定性，改善面內的均勻性，減少原本為控制EB位置的熱過程。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種精確控制鍺硅異質結三極管EB結位置及其反向耐壓的結構，其特征在于，包括是集電區，基區和發射區；集電區由有源區通過N型摻雜構成；基區有鍺硅外延生長構成，生長過程中摻入P型雜質；而發射區則是由多晶硅構成；基區外延層中的覆蓋層中的摻雜類型為N型。

本發明的有益效果在于：提供了一種精確控制鍺硅異質結三極管EB結位置及其反向耐壓的器件設計。此器件設計主要是優化基區的摻雜分布，將基區外延層中的覆蓋層中的摻雜類型由P型的硼(B)替換成N型的磷或者砷(As)。藉由外延生長中精確控制摻入N型雜質的位置和濃度，與原外延中硼的摻雜配合，從而達到精確控制EB結的位置，同時也實現了EB結反向耐壓的可調。本發明能增加工藝穩定性，改善面內的均勻性，減少原本為控制EB位置的熱過程。

基區外延層主要有三成構成：緩沖層，鍺硅層，覆蓋層。

所述緩沖層不摻入任何雜質。

所述鍺硅層中摻入鍺和P型雜質，濃度有器件目標性能來決定。

覆蓋層摻入N型雜質，其濃度和摻雜位置與鍺硅層的P型雜質一起決定了EB結的位置與EB結反向擊穿耐壓。

基區外延層中的覆蓋層中的摻雜類型為N型的磷或者砷。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明所述鍺硅HBT器件結構示意圖；

圖2(1)是現有SiGe?HBT基區和發射區的熱退火之前的摻雜分布示意圖；

圖2(2)是現有SiGe?HBT基區和發射區的熱退火之后的摻雜分布示意圖；

圖2(3)是本發明SiGe?HBT基區和發射區的熱退火之前的摻雜分布示意圖；

圖2(4)是本發明SiGe?HBT基區和發射區的熱退火之后的摻雜分布示意圖。

具體實施方式

本發明的具體技術方案如圖1、圖2所示，包括：

1.完整的器件結構如圖1所示；其主要構成部分是集電區1，基區2和發射區3；

2.集電區由有源區通過N型摻雜構成；基區有鍺硅外延生長構成，生長過程中摻入P型雜質；而發射區則是由多晶硅構成；

3.多晶硅通過注入或者在位摻雜摻入N型雜質，然后通過退火使雜質擴散進外延基區；傳統的做法是通過這道退火來控制EB結形成在外延層中有鍺的區域，其對退火的溫度、時間和多晶硅中摻雜的濃度要求很高；

4.基區外延層主要有三成構成：緩沖層，這一層不摻入任何雜質；鍺硅層：此層中摻入鍺和P型雜質，濃度有器件目標性能來決定；覆蓋層：參入N型雜質，請濃度和摻雜位置與鍺硅層的P型雜質一起決定了EB結的位置與EB結反向擊穿耐壓；

5.最后一步退火過程只要求實現多晶硅中的雜質在多晶硅中分布均勻，并擴散進基區外延層的覆蓋層與N型的覆蓋層實現良好連接；無需這一步退火來實現對EB結成型的控制。因此退火溫度可降低，或者退火時間減少，大大提高工藝窗口，增加工藝穩定性。