[发明专利]制造双极晶体管的方法、双极晶体管和集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造双极晶体管的方法，所述双极晶体管具有场板，用于在耗尽区中产生RESURF效应。

本发明还涉及一种具有这种场板的双极晶体管。

本发明还涉及一种包括这种双极晶体管的集成电路(IC)。

背景技术

目前，许多电子设备合并了在射频操作的功能，例如移动通信设备。以节约成本方式实现这种功能性很重要。众所周知的是双极晶体管特别适用于在射频(RF)域中处理信号。

然而，基于硅双极晶体管技术制造集成电路(IC)比例如互补金属氧化物半导体(CMOS)IC更加昂贵，并且在CMOS技术中更加易于实现器件特征尺寸的缩小。CMOS技术节约成本的特点已经导致了CMOS技术作为制造多种半导体部件(包括IC)的主流技术选择。

已经努力在CMOS工艺流程中生产双极晶体管，从而提供混合技术IC，在混合技术IC中双极晶体管可以用于处理RF信号。这种工艺流程有时称作BiCMOS技术。在EP2466628A1中提供了在BiCMOS制造工艺中制造异质结双极晶体管(HBT)的方法示例，其中异质结双极晶体管具有SiGe基极(SiGe HBT)。

晶体管经受众所周知的约翰逊限制。对于双极晶体管，这种限制等同于峰值电流增益截止频率f_T和集电极-发射极击穿电压BV_CEO的乘积，所述峰值电流增益截止频率f_T是晶体管的高频品质因子。换句话说，提供一种可以处理高操作频率和高电压的双极晶体管很重要。典型地通过控制集电极中的掺杂量来获得这些特征。一方面，高集电极掺杂级别增加了f_T，因为高集电极掺杂级别推迟(postpone)了克尔(Kirk)效应；但是另一方面降低了BV_CEO，因为高集电极掺杂级别增加了局部电场并因此而增加了雪崩倍增。

双极晶体管的高频品质因子f_T、集电极-发射极击穿电压BV_CEO和集电极-基极结击穿电压BV_CBO都依赖于集电极掺杂N_c。f_T曲线的最大值由克尔效应的起点确定，在集电极电流密度J_k下发生所述克尔效应。这在图1中示出，其描述了掺杂浓度N_c越高，J_k和f_T的峰值越高。

BV_CEO是由雪崩产生的空穴电流达到足以保持发射极-基极结正向偏置时的电压，使得在不存在外部基极电流的情况下仍然保持晶体管电流。因此，当雪崩降低时，BV_CEO增加。雪崩效应是由于耗尽区中的高电场引起的电子的加速而导致的。

众所周知的是最大电场点周围的小区域对于雪崩电流提供最大的贡献。其上可以分布电荷的耗尽区的深度与集电极中的掺杂级别反相关。如图2所示，在集电极11中具有相对较低掺杂级别的双极晶体管中，掩埋的集电极20引起在集电极11和基极30之间的界面处形成相对较大的耗尽区15，而在集电极11’中具有相对较高掺杂级别的双极晶体管引起在集电极11’和基极30之间的界面处形成相对受限的耗尽区15’。因此，在高掺杂级别下，耗尽区15’缩小(condense)，增加了最大电池，并且因此增加了雪崩电流，从而降低了BV_CEO。类似地，BV_CEO随着1/N_c缩放，因此在低集电极掺杂下较高。

增加乘积f_T*BV_CEO(从而克服约翰逊限制)的一种方式是沿集电极应用场板以降低电场，因此将雪崩现象的发作推迟到较高的电压。这已知为是减小表面场(RESURF)效应，并且在图3中示意性地描述。通过向场板或栅极50施加合适的电势，RESURF效应将基极30和集电极11之间界面处的耗尽区15扩展到高掺杂集电极20。