[实用新型]双极性三极管器件

说明书

本实用新型公开了一种双极性三极管器件，该双极性三极管器件包括衬底、外延层和双极性三极管；双极性三极管包括：由轻掺杂的N‑型单晶硅外延层组成的集电区；由掺杂碳原子的P型单晶硅锗合金组成的基区，P型单晶硅锗合金中锗的含量沿第一方向由零递增至第一阈值后再递减为零；由重掺杂的N+型单晶硅组成的发射区；金属电极，包括集电极、基极和发射极；衬底为重掺杂的P+型单晶硅衬底；外延层包括沿第一方向层叠设置的轻掺杂的P‑型单晶硅外延层和重掺杂的N+型单晶硅外延层，集电区位于在N+型单晶硅外延层上，以使P+型单晶硅衬底与集电区之间形成反向PN结隔离。本实施例的双极性三极管器件具有较高的电流增益以及较好的隔离效果。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种双极性三极管器件。

背景技术

随着半导体制造业的迅速发展，芯片上集成的晶体管的数量越来越多，电路的速度也越来越快。而双极性三极管由于其既具有CMOS工艺的优点，又具有良好的高频性能，并且制备成本低、噪声性能优，成为半导体行业常用的电子器件。

现有的双极性三极管一般采用纯硅基区，或以一定比例均匀掺杂的硅锗合金的基区，电流增益不够大，且现有的双极性三极管与其他器件的隔离效果不好。

因此，亟需一种可以提高电流增益且隔离效果较好的双极性三极管。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种双极性三极管器件，能够实现双极性三极管器件的较高的电流增益以及较好的隔离效果。

一方面，本实用新型提供了一种双极性三极管器件，包括衬底和沿第一方向依次层叠设置在衬底上的外延层和双极性三极管；双极性三极管包括：集电区，由轻掺杂的N-型单晶硅外延层组成；基区，沿第一方向上层叠设置于集电区背离衬底的一侧，基区由掺杂碳原子的P型单晶硅锗合金组成，P型单晶硅锗合金中锗的含量沿第一方向由零递增至第一阈值后再递减为零；发射区，沿第一方向层叠设置于基区背离衬底的一侧，由重掺杂的N+型单晶硅组成；金属电极，包括集电极、基极和发射极，集电极与集电区电连接，基极与基区电连接，发射极与发射区电连接；衬底为重掺杂的P+型单晶硅衬底，外延层包括轻掺杂的P-型单晶硅外延层和重掺杂的N+型单晶硅外延层，集电区位于在N+型单晶硅外延层上，以使P+型单晶硅衬底与集电区之间形成反向PN结隔离。

根据本实用新型的一个方面，进一步包括：第一边缘隔离区，设置在双极性三极管的周侧，第一边缘隔离区包括沿第一方向设置的第一凹槽，第一凹槽由N-型单晶硅外延层延伸至衬底，第一凹槽内填充有多晶硅，第一凹槽的内表面设置有氧化层以包围所述多晶硅。

根据本实用新型的一个方面，进一步包括：第二边缘隔离区，在第一方向上第二边缘隔离区位于第一边缘隔离区的背离衬底的一侧，且一部分对应第一边缘隔离区、另一部分位于基区与集电区之间设置；第二边缘隔离区包括沿第一方向设置的第二凹槽，第二凹槽内填充有高密度等离子氧化层，第二凹槽的内表面设置有氧化层以包围高密度等离子氧化层，第二边缘隔离区的背离衬底的表面与集电区齐平。

根据本实用新型的一个方面，第一凹槽的深度为6微米～10微米，第二凹槽的深度为0.4微米～0.6微米，第一凹槽内的氧化层的厚度为800埃～1200埃，第二凹槽内的氧化层的厚度为100埃～300埃，多晶硅层的厚度大于第一凹槽的宽度的一半，高密度等离子氧化层的厚度大于第二凹槽的宽度的一半。

根据本实用新型的一个方面，第一阈值是P型单晶硅锗合金中锗原子与硅原子的个数比，第一阈值的取值范围为30％～50％。

根据本实用新型的一个方面，P型单晶硅锗合金中碳原子的掺杂含量为0.1％～0.2％，掺杂量为碳原子与硅原子的个数比。

根据本实用新型的一个方面，基区的单晶硅锗合金的厚度为100埃～300埃，P型单晶硅锗合金的掺杂浓度为1E18cm^-3量级。