[發(fā)明專利]一種太赫茲SOI復合應(yīng)變Si/SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810437234.0
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108649067B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周春宇;郭得峰;王冠宇;徐超;蔣巍;譚金波
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737;H01L29/08;H01L29/10;H01L21/331
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 續(xù)京沙

本發(fā)明公開了一種太赫茲SOI復合應(yīng)變Si/SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及制備方法，在SOI結(jié)構(gòu)兩端形成STI隔離區(qū)結(jié)構(gòu)；在襯底表面淀積絕緣介質(zhì)用以定義有源區(qū)位置；在有源區(qū)依次外延雙軸應(yīng)變Si_1?xGe_x基區(qū)和Si帽層；利用自對準工藝在所述有源區(qū)進行刻蝕，并選擇性外延Si_1?yGe_y層；在器件表面淀積氮化物和氧化層，在氧化層上淀積多晶硅作為發(fā)射極；刻蝕氮化物，進而選擇性外延多晶SiGe作為非本征基區(qū)；分別刻蝕發(fā)射極、非本征基區(qū)和集電區(qū)以形成發(fā)射極、基極和集電極接觸。本發(fā)明能夠提高器件的高頻特性，由于采用了SOI結(jié)構(gòu)，提高了集電結(jié)的擊穿電壓，進而提高器件的功率特性，可實現(xiàn)混合高壓高速器件的集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于SOI的高頻復合應(yīng)變Si/SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

集成電路發(fā)展到目前的極大規(guī)模的納米時代，隨著芯片集成度的進一步提高，即器件特征尺寸得進一步縮小將面臨大量的問題，因此必須在器件物理、材料、器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)等基礎(chǔ)領(lǐng)域?qū)で笸黄啤Ｍ瑫r硅基電路進入太赫茲波應(yīng)用領(lǐng)域，如77GHz汽車雷達系統(tǒng)和94GHz成像系統(tǒng)等汽車工業(yè)、4G/5G無線和光纖通信、射頻及軍事應(yīng)用領(lǐng)域，對SiGe BiCMOS(硅鍺雙極CMOS)高性能和低功耗方面的要求越來越高。硅工藝技術(shù)適于大規(guī)模、高集成的電路應(yīng)用，由于與硅基工藝完全兼容，在現(xiàn)有的CMOS工藝中上嵌入SiGe雙極工藝模塊制作的SiGe BiCMOS器件在器件理論和工藝技術(shù)上都已經(jīng)十分成熟，因此著名學者J.D.Cressler指出SiGe＝SiGe BiCMOS。

與傳統(tǒng)體硅襯底相比，絕緣體上硅(SOI)襯底結(jié)構(gòu)具有超淺結(jié)易于實現(xiàn)、短溝道效應(yīng)小、無穿通效應(yīng)、消除寄生閂鎖效應(yīng)、集成密度高、提高抗輻照性能及特別適用于低壓、低功耗電路等顯著優(yōu)勢，將其應(yīng)用于SiGe BiCMOS技術(shù)中特別有吸引力(即SOI SiGe BiCMOS技術(shù))，已成為二十一世紀集成電路研究發(fā)展的熱點和重點。

SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)是將Si基雙極結(jié)型晶體管(BJT)的基區(qū)加入了少量的Ge組分。基區(qū)采用SiGe材料，顯著的提高了器件性能，使得SiGe HBT已成為高速應(yīng)用中的標準雙極晶體管。超高頻半導體器件的兩個關(guān)鍵指標是截止頻率(f_T)和最高振蕩頻率(f_max)。在成熟的硅工藝基礎(chǔ)上開發(fā)出來的基于鍺硅(SiGe)工藝異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)利用了“能帶工程”的優(yōu)勢，從根本上解決了提高放大倍數(shù)與提高頻率特性的矛盾。由于與成熟的硅工藝完全兼容，并且f_T和f_max可以與III-V族化合物HBT接近甚至可以相比擬，目前SiGe HBT以其獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于高性能微波射頻器件與電路之中。

將SOI技術(shù)和應(yīng)變技術(shù)同時引入到SiGe HBT器件結(jié)構(gòu)中，復合應(yīng)力的引入進一步提高了載流子的遷移率，進而提高了器件的工作頻率，同時SOI技術(shù)的引入，還可以進一步提高擊穿電場(電壓)，即在高速的同時還可以實現(xiàn)高壓大功率。是面向未來工作于太赫茲頻段的SOC(System-On-Chip)首選方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種高載流子遷移率、高器件工作速度、高集電區(qū)擊穿電壓的太赫茲SOI復合應(yīng)變Si/SiGe異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及制備方法。