專利名稱：SiGe HBT晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SiGe HBT晶體管制造方法以及根據(jù)該制造方法獲得的SiGeHBT
晶體管。
背景技術(shù)：
SiGe基區(qū)異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(SiGe HBT)是利用SiGe合金特性制成的器件。 SiGe HBT不僅具有Si器件的低成本，同時具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高性能。并在相同條件下具有比 Si器件頻率更高、速度更快、噪聲更低和電流增益更高等特點。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，在獲得具有較高的擊穿電壓BVCEO(即，晶體管的基極開路 時，集電極與發(fā)射極間的擊穿電壓)的SiGe HBT器件的同時，往往會損失SiGe HBT晶體管 器件的特征頻率Ft ( S卩，使得特征頻率Ft降低)。器件的特征頻率Ft是指電流增益為1時 的頻率，該參數(shù)直接影響器件的工作頻率，特征頻率Ft越高，器件的工作頻率越高。作為示 例，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的方法所獲得的SiGe HBT晶體管的截面圖。也就是說，在現(xiàn)有技術(shù)的方案中，為了獲得較高的擊穿電壓BVCE0，往往會犧牲 SiGe HBT晶體管的特征頻率Ft ；另一方面，為了獲得較高的特征頻率Ft，往往無法實現(xiàn)較 高的擊穿電壓BVCEO。因此，希望提出一種方案，使得在獲得高擊穿電壓的器件的同時，并不損失太多的 特征頻率Ft，從而使得器件品質(zhì)的因子Ft*BVCE0(特征頻率Ft與擊穿電壓BVCEO的乘積) 大大優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的制造方法所獲得的器件。
發(fā)明內(nèi)容
為了在獲得高擊穿電壓的器件的同時不過多地犧牲器件的特征頻率Ft以提高器 件品質(zhì)的因子，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種SiGe HBT晶體管制造方法，在該 方法中，對集電極區(qū)域進行摻雜的步驟包括第一離子注入步驟，用于形成具有第一摻雜濃 度的第一集電極區(qū)域；以及第二離子注入步驟，用于形成具有第二摻雜濃度的第二集電極 區(qū)域；其中，第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域重疊布置以構(gòu)成集電極區(qū)域，并且第二集電 極區(qū)域形成在第一集電極區(qū)域之上，并且第二摻雜濃度大于第一摻雜濃度。根據(jù)上述方法，通過利用兩步離子注入來將對集電極區(qū)域進行摻雜，使得集電 極區(qū)域被分成具有不同摻雜濃度的第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域，于是在獲得高 擊穿電壓的器件的同時，并不犧牲太多的器件特征頻率Ft，從而使得器件品質(zhì)的因子 Ft^BVCEO(Ft與BVCEO的乘積)相對于現(xiàn)有技術(shù)的方法所獲得的器件大大提高。在上述SiGe HBT晶體管制造方法中，在第一離子注入步驟之后執(zhí)行第二離子注入 步驟。這樣，有利于控制工藝流程。在上述SiGe HBT晶體管制造方法中，第二摻雜濃度比第一摻雜濃度大10倍或者 更多。如果第二摻雜濃度比第一摻雜濃度大10倍或者更多，則尤其有利于好的效果，即可 在獲得高擊穿電壓的器件的同時，盡可能少地犧牲器件特征頻率Ft。
在上述SiGe HBT晶體管制造方法中，集電極埋層的摻雜濃度大于第二摻雜濃度。 極的摻雜濃度大于第二摻雜濃度。發(fā)射極區(qū)域的摻雜濃度大于第二摻雜濃度。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種根據(jù)本發(fā)明的第一方面所提供的SiGeHBT晶 體管制造方法制造的SiGe HBT晶體管。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明第二方面的SiGe HBT晶體管是通過根 據(jù)本發(fā)明第一方面的SiGe HBT晶體管制造方法制成的，因此，SiGe HBT晶體管的集電極區(qū) 域被分成具有不同摻雜濃度的第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域，于是在獲得高擊穿電壓 的器件的同時，并不犧牲太多的器件特征頻率Ft，從而使得器件品質(zhì)的因子Ft*BVCE0(Ft 與BVCEO的乘積)大大提高。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的方法所獲得的SiGe HBT晶體管的截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制造SiGe HBT晶體管的方法中對集電極區(qū)域進 行摻雜的步驟的流程圖；以及圖3示出了本發(fā)明實施例的方法所獲得的SiGe HBT晶體管的截面圖。需要說明的是，附圖是示意性的，其用于說明而非限制本發(fā)明。并且，附圖并非按 比例繪制。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi) 容進行詳細描述。本發(fā)明的核心思想是通過兩步離子注入來將現(xiàn)有技術(shù)中的集電極區(qū)域分成具 有不同摻雜濃度的第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域，于是在獲得高擊穿電壓的器件的同 時，并不損失太多的特征頻率Ft，從而使得器件品質(zhì)的因子Ft*BVCE0(Ft與BVCEO的乘積) 大大優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的制造方法所獲得的器件?，F(xiàn)在將參考圖2至圖3來描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制造SiGe HBT晶體管的方法中對集電極區(qū)域進 行摻雜的步驟的流程圖。在圖2所示的對集電極區(qū)域進行摻雜的步驟的流程圖中，首先執(zhí) 行第一離子注入步驟以形成具有第一摻雜濃度的第一集電極區(qū)域Cl ；隨后執(zhí)行第二離子 注入步驟以形成具有第二摻雜濃度的第二集電極區(qū)域C2。本實施例中，除了圖2所示的對集電極區(qū)域進行摻雜的步驟不同于現(xiàn)有技術(shù)的方 法，而其它步驟均同于現(xiàn)有技術(shù)，所以，對于其它步驟的描述被省略。并且，在圖2所示的流 程中，可以選用任何合適的摻雜離子(即本發(fā)明對摻雜離子沒有特殊限定)，并且可以選擇 任何合適的離子注入條件和離子注入方法(例如可控制離子注入的能量等)，只要能夠在 第一離子注入步驟中形成具有第一摻雜濃度的第一集電極區(qū)域Cl，并且在第二離子注入步 驟中形成具有第二摻雜濃度的第二集電極區(qū)域C2，以使得第二集電極區(qū)域C2形成在第一 集電極區(qū)域Cl之上，并且使得第二摻雜濃度大于第一摻雜濃度。圖3示出了本發(fā)明實施例的制造方法所獲得的SiGe HBT晶體管的截面圖。如圖 2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的制造方法所獲得的SiGe HBT晶體管包括布置在襯底SUB上的集電極埋層BN、布置在集電極埋層BN上的第一集電極區(qū)域Cl和第二集電極區(qū)域C2、基 極區(qū)域B以及發(fā)射極區(qū)域E。第一集電極區(qū)域Cl和第二集電極區(qū)域C2的兩邊布置有隔離 區(qū)STI，以便與旁邊的半導體器件相互隔離。通過比較圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的制造方法所獲得的SiGe HBT晶體管的截面圖與 圖3所示的根據(jù)本發(fā)明實施例的制造方法所獲得的SiGe HBT晶體管的截面圖，可以看出， 兩者的不同之處在于，現(xiàn)有技術(shù)中的SiGe HBT晶體管的單一的集電極區(qū)域C被分成了兩個 部分第一集電極區(qū)域Cl和第二集電極區(qū)域C2。實際上，如本申請所反復強調(diào)的，通過利用圖2所示的兩步離子注入來將集電極 區(qū)域分成具有不同摻雜濃度的第一集電極區(qū)域Cl和第二集電極區(qū)域C2，于是，可以利用較 少的特征頻率Ft的犧牲為代價而獲得較高的擊穿電壓，從而使得SiGe HBT晶體管器件品 質(zhì)的因子(Ft與BVCEO的乘積)大大提高。如圖3所示，雖然其中第一集電極區(qū)域Cl和第二集電極區(qū)域C2具有大致相同的 厚度(圖3所示的從上到小的長度大小)，但是本發(fā)明并不限于此，而是可以根據(jù)實際器件 性能而適當調(diào)整第一集電極區(qū)域Cl的厚度和第二集電極區(qū)域C2的厚度。在本發(fā)明的一個示例中，例如，所形成的SiGe HBT晶體管的發(fā)射機E、基極區(qū)域 B、第二集電極區(qū)域C2、第一集電極區(qū)域Cl以及集電極埋層BN的摻雜濃度分別為“l(fā)e21”、 “Ie19”、“l(fā)el7”、“l(fā)e16”、“l(fā)el9”。但是，本發(fā)明中各個區(qū)域的摻雜濃度并不限于所述示例。 可以對各個區(qū)域的摻雜濃度適當調(diào)整，但是優(yōu)選地，發(fā)射機E、基極區(qū)域B、以及集電極埋層 BN的摻雜濃度均大于第二集電極區(qū)域C2和第一集電極區(qū)域Cl的摻雜濃度。并且，優(yōu)選地，第二集電極區(qū)域C2的摻雜濃度大于第一集電極區(qū)域Cl的摻雜濃 度。特別的，第二集電極區(qū)域C2的摻雜濃度(第二摻雜濃度)比第一集電極區(qū)域Cl的摻 雜濃度(第一摻雜濃度)大10倍或者更多，則尤其有利于好的效果，即可在獲得高擊穿電 壓的器件的同時，盡可能少地犧牲器件特征頻率Ft。本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以理解的是，雖然上述實施例以NPN型SiGe HBT晶體管為 示例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明的方案同樣適用于PNP型SiGe HBT晶體管。對于PNP型 SiGe HBT晶體管的情況，只需要將上述實施例中N型摻雜變?yōu)镻型摻雜并同時將P型摻雜 變?yōu)镹型摻雜即可。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以理解的是，除了前面描述的集電極區(qū)域的結(jié)構(gòu)以 外，本發(fā)明對于SiGe HBT晶體管的其它結(jié)構(gòu)并沒有具體限制。因此，為了使得本發(fā)明變得 清楚以及簡明，本申請省略了與現(xiàn)有技術(shù)相同的方法和結(jié)構(gòu)的具體描述。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以理解的是，雖然以上述流程中的各個步驟說明了 本發(fā)明，但是本發(fā)明并不排除除了上述步驟之外其它步驟的存在。本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可 以理解的是，可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在所描述的步驟中加入其它步驟以 形成其它結(jié)構(gòu)或者實現(xiàn)其它目的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對本發(fā)明 進行各種改變和變形。所描述的實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明；本發(fā)明并不 限于所述實施例，而是僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種SiGe HBT晶體管制造方法，其特征在于，對集電極區(qū)域進行摻雜的步驟包括第一離子注入步驟，用于形成具有第一摻雜濃度的第一集電極區(qū)域；以及第二離子注入步驟，用于形成具有第二摻雜濃度的第二集電極區(qū)域；其中，第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域重疊布置以構(gòu)成集電極區(qū)域，并且第二集電極區(qū)域形成在第一集電極區(qū)域之上，并且第二摻雜濃度大于第一摻雜濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiGeHBT晶體管制造方法，其特征在于，在第一離子注入步 驟之后執(zhí)行第二離子注入步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SiGeHBT晶體管制造方法，其特征在于，第二摻雜濃度 比第一摻雜濃度大10倍或者更多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SiGeHBT晶體管制造方法，其特征在于，集電極埋層的 摻雜濃度大于第二摻雜濃度。
5 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SiGeHBT晶體管制造方法，其特征在于，基極區(qū)域的摻 雜濃度大于第二摻雜濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SiGeHBT晶體管制造方法，其特征在于，發(fā)射極區(qū)域的 摻雜濃度大于第二摻雜濃度。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的SiGe HBT晶體管制造方法制造的SiGe HBT晶 體管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種SiGe HBT晶體管及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的SiGe HBT晶體管制造方法，其中對集電極區(qū)域進行摻雜的步驟包括第一離子注入步驟，用于形成具有第一摻雜濃度的第一集電極區(qū)域；以及第二離子注入步驟，用于形成具有第二摻雜濃度的第二集電極區(qū)域；其中，第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域重疊布置以構(gòu)成集電極區(qū)域，并且第二集電極區(qū)域形成在第一集電極區(qū)域之上，并且第二摻雜濃度大于第一摻雜濃度。通過兩步離子注入來將集電極區(qū)域分成具有不同摻雜濃度的第一集電極區(qū)域和第二集電極區(qū)域，于是在獲得高擊穿電壓的器件的同時，損失較少的特征頻率，從而使得器件品質(zhì)的因子大大提高。
文檔編號H01L21/265GK101937846SQ201010278649
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者孫濤 申請人:上海宏力半導體制造有限公司