[发明专利]锗硅功率HBT、其制造方法及锗硅功率HBT多指器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种锗硅功率HBT。本发明还涉及所述锗硅功率HBT的制作方法，以及由锗硅功率HBT形成的锗硅功率HBT多指器件。

背景技术

常规的锗硅HBT器件要求在一定的击穿电压下有尽可能高的截止频率，主要影响截止频率的是基区及基区-集电区结形成的耗尽区的渡越时间。截止频率与渡越时间成反比，而渡越时间正比于基区及结耗尽区的宽度。结耗尽区宽度又与发射极到集电极的击穿电压成正比。所以，为了在相同的击穿电压下得到更高的截止频率，需要基区宽度越窄越好。同时，发射区-基区结也需要较浅，以符合高频要求。

功率器件的要求则有所不同，它需要有足够高的输出功率以及功率增益。输出功率与发射极的总面积成正比，为此通常采用多指结构。而功率增益除了与截止频率成正比外，还与基区电阻及基区-集电区电容成反比。所以尽可能降低整个多指结构基区电阻及基区-集电区电容是得到高增益并实现工业应用的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锗硅功率HBT和锗硅功率HBT多指器件，可降低基极-集电极介质电容，最佳化大输出功率器件的基极和/或集电极电阻，得到最大输出功率及功率增益；为此，本发明还提供一种所述锗硅功率HBT的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的锗硅功率HBT形成于P型硅衬底上，有源区由场氧隔离，所述三极管包括：

一集电区，由形成于P型硅衬底上的N型埋层、形成于N型埋层上被场氧隔离的N型外延加上第一N型离子注入区和第二N型离子注入区组成；所述第一N型离子注入区位于N型埋层上的N型外延中并和所述N型埋层连接形成低电阻通道，所述第二N型离子注入区位于场氧隔离之间的N型外延中；所述N型埋层的掺杂浓度大于所述N型外延的掺杂浓度；

一基区，由形成于N型外延上的锗硅外延层组成，其包括一本征基区和一外基区，所述本征基区和集电区形成接触，所述外基区形成于所述场氧上部且用于形成基区电极；所述锗硅外延层包括硅缓冲层、锗硅层和硅帽层，所述锗硅层和硅帽层分别掺杂有硼，且锗硅层的掺杂浓度大于硅帽层的掺杂浓度；

一发射区，由形成于本征基区上部的多晶硅组成，并和本征基区形成接触，所述发射极多晶硅中进行N型离子注入退火后形成发射极-基极结；

距N型埋层的外围0.5～5微米处形成有P型离子注入隔离区，所述P型离子注入隔离区位于场氧的下方且与场氧和P型硅衬底连接；位于基极下的场氧底部的N型外延中形成有一P型离子注入区。

本发明还提供锗硅功率HBT的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，在P型硅衬底上进行剂量为10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2、能量为50keV～100keV的N型离子注入，再进行高温退火，温度在1050℃～1150℃之间，退火时间在60分钟以上，形成N型埋层；

步骤二，在N型埋层上生长厚度为0.8μm～2μm、掺杂浓度为10¹⁵cm^-3～10¹⁶cm^-3的低掺杂N型外延，；

步骤三，在N型埋层上注入剂量为10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2、能量为50keV～100keV的N型离子，形成第一N型离子注入区；

步骤四，在器件外围距N型埋层0.5～5微米用于形成场氧的位置形成P型离子注入隔离区，在外基区用于形成场氧处的下方N型外延中形成有一P型离子注入区；

步骤五，进行热氧化形成场氧隔离，氧化层厚度在5000～15000埃；

步骤六，在场氧隔离之间的N型外延中进行选择N型离子注入，形成低电阻底座的第二N型离子注入区；

步骤七，淀积氧化硅和多晶硅，打开需长单晶的区域，用外延法生长锗硅外延层，该锗硅外延层分为硅缓冲层、锗硅层和硅帽层，其中锗硅层和硅帽层分别掺杂有硼；所述硅缓冲层的厚度为100～300埃；所述锗硅层的厚度为400～800埃，其中100～300埃掺杂硼，掺杂浓度在2×10¹⁹cm^-3～6×10¹⁹cm^-3；所述硅帽层的厚度为300～500埃，其中掺杂浓度为10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm^-3；