精確控制eb結位置和eb結反向擊穿電壓的結構的製作方法
2023-10-12 00:22:54 3
專利名稱：精確控制eb結位置和eb結反向擊穿電壓的結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路製造領域。
背景技術：
在射頻應用中，需要越來越高的器件特徵頻率，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以上的特徵頻率，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徵頻率器件，但由於材料成本高、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，提高特徵頻率 』另外SiGe工藝基本與矽工藝相兼容，因此SiGe HBT已經成為超高頻器件的主力軍。由此可見，為了進一步提聞特徵頻率，基區減薄和提聞基區的慘雜濃度是有效而易被採用的手段之一。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，就必須控制好最後的退火溫度和時間，使多晶矽發射極中的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 Vce ο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矽異質結三極體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矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，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；基區有鍺矽外延生長構成，生長過程中摻入P型雜質；而發射區則是由多晶矽構成；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於提供了一種精確控制鍺矽異質結三極體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衝層，鍺矽層，覆蓋層。所述緩衝層不摻入任何雜質。所述鍺矽層中摻入鍺和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矽層的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。
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是本發明所述鍺矽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後的慘雜分布不意圖；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後的摻雜分布示意圖。
具體實施例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；基區有鍺矽外延生長構成，生長過程中摻入P型雜質；而發射區則是由多晶矽構成；
3.多晶矽通過注入或者在位摻雜摻入N型雜質，然後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、時間和多晶矽中摻雜的濃度要求很高；4.基區外延層主要有三成構成緩衝層，這一層不摻入任何雜質；鍺矽層此層中摻入鍺和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矽層的P型雜質一起決定了 EB結的位置與EB結反向擊穿耐壓；5.最後一步退火過程只要求實現多晶矽中的雜質在多晶矽中分布均勻，並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。本發明提出的此種EB節位置反向耐壓優化設計的鍺矽異質結三極體器件，該器件的主要特徵有1、優化設計鍺矽外延層摻雜分布，達到精確控制EB結位置和反向耐壓的目的；2、發射極多晶矽採用非摻雜的多晶矽；3、工藝穩定性和矽片的面內均勻性得以改善；相關熱過程減少。本發明並不限於上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在於為了描述和說明本發明涉及的技術方案。基於本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為落入本發明的保護範圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的目的。
權利要求
1.一種精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，包括是集電區(1)，基區⑵和發射區⑶； 集電區由有源區通過N型摻雜構成； 基區有鍺矽外延生長構成，生長過程中摻入P型雜質； 而發射區則是由多晶娃構成； 基區外延層中的覆蓋層中的摻雜類型為N型。
2.如權利要求1所述的精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，基區外延層主要有三成構成緩衝層，鍺矽層，覆蓋層。
3.如權利要求2所述的精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，所述緩衝層不摻入任何雜質。
4.如權利要求2所述的精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，所述鍺矽層中摻入鍺和P型雜質，濃度有器件目標性能來決定。
5.如權利要求2所述的精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，覆蓋層摻入N型雜質，其濃度和摻雜位置與鍺矽層的P型雜質一起決定了 EB結的位置與EB結反向擊穿耐壓。
6.如權利要求2所述的精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，其特徵在於，基區外延層中的覆蓋層中的摻雜類型為N型的磷或者砷。
全文摘要
本發明公開了一種精確控制鍺矽異質結三極體EB結位置及其反向耐壓的結構，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；基區有鍺矽外延生長構成，生長過程中摻入P型雜質；而發射區則是由多晶矽構成；基區外延層中的覆蓋層中的摻雜類型為N型。本發明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。
文檔編號H01L29/737GK103050516SQ20111031052
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者韓峰, 劉冬華, 胡君, 段文婷, 石晶 申請人:上海華虹Nec電子有限公司