[发明专利]超高频硅锗异质结双极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺，尤其是涉及一种超高频硅锗异质结双极晶体管及其制造工艺

背景技术

在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，RFCMOS虽然在先进的工艺技术中可实现较高频率，但还是难以完全满足射频要求，如很难实现40GHz以上的特征频率，而且先进工艺的研发成本也是非常高。化合物半导体可实现非常高的特征频率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺点，加上大多数化合物半导体有毒，限制了其应用。硅锗异质结双极晶体管则是超高频器件的很好选择，首先其利用硅锗与硅的能带差别，提高发射区的载流子注入效率，增大器件的电流放大倍数；其次利用硅锗基区的高掺杂，降低基区电阻，提高特征频率；另外硅锗工艺基本与硅工艺相兼容，工艺成本不高。因此硅锗异质结双极晶体管已经成为超高频器件的主力军。

如图1所示，传统的硅锗异质结双极晶体管采用高掺杂的集电极埋层即为图1中所示N+埋层，外延中低掺杂的集电区即为图1中所示外延集电区，高浓度高能量N型注入形成集电极引出端即为图1中所示N+集电极，硅锗外延形成基区即图1中所示本征基区，然后重N型掺杂多晶硅构成发射极，最终完成硅锗异质结双极晶体管的制作。该器件工艺成熟可靠，但主要缺点有：1、集电区外延成本高；2、集电极引出端的形成靠高剂量、大能量的离子注入，才能将集电区埋层引出，因此所占器件面积很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超高频硅锗异质结双极晶体管，能减少制造工艺成本低、减少器件占用面积的优点。

为解决上述技术问题，本发明的超高频硅锗异质结双极晶体管，包括有一集电区、一基区和一发射区。所述集电区通过离子注入工艺形成于一N型深阱中，所述N型深阱是通过在硅半导体衬底上通过N型杂质离子注入形成的。所述集电区两侧由场氧化层隔离，在场氧化层中用刻蚀工艺开口形成一场氧化层深阱，一集电极通过氧化层深阱接触而引出。所述场氧化层深阱在刻蚀后用自对准方法注入高浓度的N型杂质，形成一集电极欧姆接触。所述基区，包括一本征基区和一外基区，由硅锗外延层形成，所述本征基区和所述集电区相连接，所述外基区用于形成基区电极。所述发射区，形成于所述本征基区上并和所述本征基区相连接，由多晶硅外延层形成。

本发明的有益效果为：和常规的硅锗异质结双极晶体管相比，本发明通过取消高掺杂N集电区埋层、高浓度高能量N型注入形成集电极引出端，而采用高掺杂N型深阱注入和在场氧化层深阱中形成集电极接触，大幅度减小了硅锗异质结双极晶体管的面积；本发明取消了成本较高的集电区外延工艺，而用离子注入工艺形成集电区，同时本发明也节约了深槽隔离工艺，减少了工艺成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是传统硅锗异质结双极晶体管剖面示意图；

图2是本发明具有对称集电区结构的硅锗异质结双极晶体管剖面示意图；

图3是本发明具有非对称集电区结构的硅锗异质结双极晶体管剖面示意图。

具体实施方式

如图2所示，为本发明具有对称集电区结构的硅锗异质结双极晶体管剖面示意图。包含：一集电区、一基区和一发射区。

所述集电区，通过离子注入工艺形成于一N型深阱中，所述N型深阱是通过在硅半导体衬底上注入N型杂质离子而形成的，所述N型深阱杂质离子能够选择磷、砷或锑，注入剂量范围为1e13～1e15cm^-2，注入能量范围200keV～1000KeV。所述集电区两侧由场氧化层隔离，在场氧化层中用刻蚀工艺开口形成一场氧化层深阱，一集电极通过氧化层深阱接触而引出；所述场氧化层深阱在刻蚀后用自对准方法注入高浓度的N型杂质，形成一集电极欧姆接触，在所述场氧化层深阱中采用钛/氮化钛过渡金属和金属钨填入，金属层淀积能采用PVD或CVD方式，钛/氮化钛的厚度范围分别为100～500埃和50～500埃。