[發明專利]鍺硅功率HBT、其制造方法及鍺硅功率HBT多指器件

有效

• 申請號: 201110355672.0
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN103107185A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 周正良;李昊
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/737;H01L21/331;H01L27/082
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體集成電路領域，特別涉及一種鍺硅功率HBT。本發明還涉及所述鍺硅功率HBT的制作方法，以及由鍺硅功率HBT形成的鍺硅功率HBT多指器件。

背景技術

常規的鍺硅HBT器件要求在一定的擊穿電壓下有盡可能高的截止頻率，主要影響截止頻率的是基區及基區-集電區結形成的耗盡區的渡越時間。截止頻率與渡越時間成反比，而渡越時間正比于基區及結耗盡區的寬度。結耗盡區寬度又與發射極到集電極的擊穿電壓成正比。所以，為了在相同的擊穿電壓下得到更高的截止頻率，需要基區寬度越窄越好。同時，發射區-基區結也需要較淺，以符合高頻要求。

功率器件的要求則有所不同，它需要有足夠高的輸出功率以及功率增益。輸出功率與發射極的總面積成正比，為此通常采用多指結構。而功率增益除了與截止頻率成正比外，還與基區電阻及基區-集電區電容成反比。所以盡可能降低整個多指結構基區電阻及基區-集電區電容是得到高增益并實現工業應用的關鍵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鍺硅功率HBT和鍺硅功率HBT多指器件，可降低基極-集電極介質電容，最佳化大輸出功率器件的基極和/或集電極電阻，得到最大輸出功率及功率增益；為此，本發明還提供一種所述鍺硅功率HBT的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明的鍺硅功率HBT形成于P型硅襯底上，有源區由場氧隔離，所述三極管包括：

一集電區，由形成于P型硅襯底上的N型埋層、形成于N型埋層上被場氧隔離的N型外延加上第一N型離子注入區和第二N型離子注入區組成；所述第一N型離子注入區位于N型埋層上的N型外延中并和所述N型埋層連接形成低電阻通道，所述第二N型離子注入區位于場氧隔離之間的N型外延中；所述N型埋層的摻雜濃度大于所述N型外延的摻雜濃度；

一基區，由形成于N型外延上的鍺硅外延層組成，其包括一本征基區和一外基區，所述本征基區和集電區形成接觸，所述外基區形成于所述場氧上部且用于形成基區電極；所述鍺硅外延層包括硅緩沖層、鍺硅層和硅帽層，所述鍺硅層和硅帽層分別摻雜有硼，且鍺硅層的摻雜濃度大于硅帽層的摻雜濃度；

一發射區，由形成于本征基區上部的多晶硅組成，并和本征基區形成接觸，所述發射極多晶硅中進行N型離子注入退火后形成發射極-基極結；

距N型埋層的外圍0.5～5微米處形成有P型離子注入隔離區，所述P型離子注入隔離區位于場氧的下方且與場氧和P型硅襯底連接；位于基極下的場氧底部的N型外延中形成有一P型離子注入區。

本發明還提供鍺硅功率HBT的制造方法，包括如下步驟：

步驟一，在P型硅襯底上進行劑量為10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2、能量為50keV～100keV的N型離子注入，再進行高溫退火，溫度在1050℃～1150℃之間，退火時間在60分鐘以上，形成N型埋層；

步驟二，在N型埋層上生長厚度為0.8μm～2μm、摻雜濃度為10¹⁵cm^-3～10¹⁶cm^-3的低摻雜N型外延，；

步驟三，在N型埋層上注入劑量為10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2、能量為50keV～100keV的N型離子，形成第一N型離子注入區；

步驟四，在器件外圍距N型埋層0.5～5微米用于形成場氧的位置形成P型離子注入隔離區，在外基區用于形成場氧處的下方N型外延中形成有一P型離子注入區；

步驟五，進行熱氧化形成場氧隔離，氧化層厚度在5000～15000埃；

步驟六，在場氧隔離之間的N型外延中進行選擇N型離子注入，形成低電阻底座的第二N型離子注入區；

步驟七，淀積氧化硅和多晶硅，打開需長單晶的區域，用外延法生長鍺硅外延層，該鍺硅外延層分為硅緩沖層、鍺硅層和硅帽層，其中鍺硅層和硅帽層分別摻雜有硼；所述硅緩沖層的厚度為100～300埃；所述鍺硅層的厚度為400～800埃，其中100～300埃摻雜硼，摻雜濃度在2×10¹⁹cm^-3～6×10¹⁹cm^-3；所述硅帽層的厚度為300～500埃，其中摻雜濃度為10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm^-3；