專利名稱：SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制備方法，尤其涉及一種SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
異質(zhì)結(jié)雙極型器件是目前SiGe器件的研究重點(diǎn)之一。SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件性能最優(yōu)化有賴于在器件設(shè)計(jì)和制造中，充分發(fā)揮“摻雜工程”和“能帶工程”的優(yōu)點(diǎn)。在SiGe 異質(zhì)結(jié)器件中，基區(qū)材料的帶隙小于發(fā)射區(qū)，因此摻雜區(qū)不必重?fù)诫s，基區(qū)則可以重?fù)诫s， 這樣基區(qū)電阻小、噪聲低、注入效率高，可降低發(fā)射結(jié)的隧道效應(yīng)、穿通效應(yīng)和電容?；鶇^(qū)還可以做的很薄，能夠縮短基區(qū)渡越時(shí)間，提高響應(yīng)頻率。SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的發(fā)展使雙極型器件和雙極型集成電路在數(shù)字、模擬、微波、低溫等方面的性能和應(yīng)用有所突破和提尚ο請(qǐng)參閱圖1，圖1所示為傳統(tǒng)SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管1的結(jié)構(gòu)示意圖。所述 SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管1包括第一襯底10，通過(guò)高能量離子注入方式形成在第一襯底 10內(nèi)的第一 N阱埋層11，從第一襯底10表面延伸至第一 N阱埋層11內(nèi)的第一 N阱區(qū)12， 將若干第一 N阱區(qū)12之間或者第一 N阱區(qū)12與第一 P阱區(qū)13之間進(jìn)行電氣隔離的第一淺溝槽隔離14，在第一襯底10表面外延生長(zhǎng)形成的第一 SiGe層15，以及在所述第一 SiGe 層15上形成的第一發(fā)射區(qū)16。其中，所述第一襯底10為ρ型襯底。在所述第一 N阱區(qū)12上端進(jìn)行η型離子重?fù)诫s以形成第一集電區(qū)17。同時(shí)在所述第一 P阱區(qū)13上端進(jìn)行ρ型離子重?fù)诫s。所述第一 SiGe層15在第一襯底10的第一 N阱區(qū)12表面外延生長(zhǎng)形成，且所述第一 SiGe層15 外延生長(zhǎng)覆蓋范圍介于第一集電區(qū)17之間。所述第一淺溝槽隔離14的深度為5 μ m左右。明顯地，所述傳統(tǒng)SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管1的垂直結(jié)構(gòu)使得電子傳輸路徑增加，進(jìn)而導(dǎo)致集電極電阻過(guò)高，同時(shí)擊穿電壓受限，嚴(yán)重的影響器件的功效；另一方面，形成在第一襯底10內(nèi)的第一 N阱埋層11需要采用高能量離子注入的方式，使得工序復(fù)雜。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本案設(shè)計(jì)人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，積極研究改良，于是有了本發(fā)明SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的垂直結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致集電極電阻過(guò)高，擊穿電壓受限，以及工藝復(fù)雜等缺陷，提供一種低電阻，高擊穿電壓的 SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件。本發(fā)明的又一目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管需要高能量的離子注入，工藝復(fù)雜等缺陷，提供一種SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備方法。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件，所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底為P型襯底；N區(qū)與P阱區(qū)，間隔形成在所述半導(dǎo)體襯底上端表層內(nèi)，所述P阱區(qū)上端進(jìn)行P型離子重?fù)诫s；集電區(qū)，所述集電區(qū)通過(guò)η型離子重?fù)诫s形成在所述N區(qū)兩端；淺溝槽隔離，所述淺溝槽隔離間隔形成在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)，并介于集電區(qū)與P阱區(qū)之間；SiGe層，形成在N區(qū)上表面；發(fā)射區(qū)，形成在所述SiGe 層表面。其中，所述SiGe層在N區(qū)上表面外延生長(zhǎng)覆蓋的范圍介于集電區(qū)之間。所述N區(qū)通過(guò)離子植入的方式制備。所述淺溝槽隔離的深度為5 μ m。為解決本發(fā)明的又一目的，本發(fā)明提供一種SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備方法， 所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備方法包括提供半導(dǎo)體襯底；淺溝槽隔離的制備；N區(qū)和P阱區(qū)的制備，所述P阱區(qū)上端進(jìn)行ρ型離子重?fù)诫s；集電區(qū)的制備；SiGe層的制備，所述SiGe層采用外延生長(zhǎng)方式形成；發(fā)射區(qū)的制備。其中，所述N區(qū)通過(guò)離子植入的方式制備。所述集電區(qū)是通過(guò)在N區(qū)兩端進(jìn)行η 型離子重?fù)诫s形成。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)在半導(dǎo)體襯底的上端表層間隔形成N區(qū)和P阱區(qū)，并在所述 N區(qū)兩端進(jìn)行η型離子重?fù)诫s以形成集電區(qū)，使得電子進(jìn)行橫向擴(kuò)散，縮短電子傳輸路徑， 進(jìn)而減小集電極電阻，并提高擊穿電壓。同時(shí)，所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件在制造工藝上減少了高能量離子注入，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高器件制備效率。


圖1是傳統(tǒng)的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備流程圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖2，圖2所示為SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件2的結(jié)構(gòu)示意圖。所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件2包括第二襯底20，間隔形成在第二襯底20上端表層內(nèi)的第二 N區(qū)21和第二 P阱區(qū)22，形成在第二 N區(qū)21與第二 P阱區(qū)22之間并起電氣隔離作用的第二淺溝槽隔離23，在所述第二 N區(qū)21兩端緊鄰第二淺溝槽隔離23處進(jìn)行η型離子重?fù)诫s形成的第二集電區(qū)24，在第二 N區(qū)21表面外延生長(zhǎng)形成的第二 SiGe層25，以及在第二 SiGe層25上形成的第二發(fā)射區(qū)26。其中，所述第二襯底20為ρ型襯底。所述第二 N區(qū)21采用η型離子植入方式形成。所述第二 SiGe層25在第二 N區(qū)21上外延生長(zhǎng)覆蓋的范圍介于第二集電區(qū)M之間。 在所述第二 P阱區(qū)22上端表層進(jìn)行ρ型離子重?fù)诫s。請(qǐng)參閱圖3，圖3所示為SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件2的制備流程圖。所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件2的制備包括
執(zhí)行步驟Sl 提供第二襯底20。所述第二襯底20為ρ型半導(dǎo)體襯底。執(zhí)行步驟S2 第二淺溝槽隔離23的制備。所述第二淺溝槽隔離23的深度為5 μ m
左右ο執(zhí)行步驟S3 在所述第二淺溝槽隔離23之間間隔形成第二 N區(qū)21和第二 P阱區(qū) 22。其中，在所述第二 P阱區(qū)22上端進(jìn)行ρ型離子重?fù)诫s。執(zhí)行步驟S4 在所述第二 N區(qū)21兩端緊鄰第二淺溝槽隔離23處進(jìn)行η型離子重?fù)诫s以形成第二集電區(qū)對(duì)。執(zhí)行步驟S5 制備第二 SiGe層25。通過(guò)外延生長(zhǎng)的方式在第二 N區(qū)21表層形成第二 SiGe層25。其中，所述第二 SiGe層25在第二 N區(qū)21上外延生長(zhǎng)覆蓋的范圍介于第二集電區(qū)M之間。執(zhí)行步驟S6 第二發(fā)射區(qū)沈的制備。所述第二發(fā)射區(qū)沈位于所述第二 SiGe層 25上。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)在第二襯底20的上端表層間隔形成第二N區(qū)21和第二P阱區(qū)22，并在所述第二 N區(qū)21兩端進(jìn)行η型離子重?fù)诫s以形成第二集電區(qū)24，使得電子進(jìn)行橫向擴(kuò)散，縮短電子傳輸路徑，進(jìn)而減小集電極電阻，并提高擊穿電壓。同時(shí)，所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件2在制造工藝上減少了高能量離子注入，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高器件制備效率。本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，認(rèn)為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件，其特征在于所述器件包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底為P型襯底；N區(qū)與P阱區(qū)，間隔形成在所述半導(dǎo)體襯底上端表層內(nèi)，所述P阱區(qū)上端進(jìn)行ρ型離子重?fù)诫s；集電區(qū)，所述集電區(qū)通過(guò)η型離子重?fù)诫s形成在所述N區(qū)兩端；淺溝槽隔離，所述淺溝槽隔離間隔形成在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)，并介于集電區(qū)與P阱區(qū)之間；SiGe層，形成在N區(qū)上表面；發(fā)射區(qū)，形成在所述SiGe層表面。
2.如權(quán)利要求1所述的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件，其特征在于，所述SiGe層在N區(qū)上表面外延生長(zhǎng)覆蓋的范圍介于集電區(qū)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件，其特征在于，所述N區(qū)通過(guò)離子植入的方式制備。
4.如權(quán)利要求1所述的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件，其特征在于，所述淺溝槽隔離的深度為 5 μ m0
5.一種如權(quán)利要求1所述的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備方法，其特征在于，所述方法包括提供半導(dǎo)體襯底；淺溝槽隔離的制備；N區(qū)和P阱區(qū)的制備，所述P阱區(qū)上端進(jìn)行ρ型離子重?fù)诫s；集電區(qū)的制備；SiGe層的制備，所述SiGe層采用外延生長(zhǎng)方式形成；發(fā)射區(qū)的制備。
6.如權(quán)利要求5所述的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備方法，其特征在于，所述N區(qū)通過(guò)離子植入的方式制備。
7.如權(quán)利要求5所述的SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件的制備方法，其特征在于，所述集電區(qū)是通過(guò)在N區(qū)兩端進(jìn)行η型離子重?fù)诫s形成。
全文摘要
一種SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件包括半導(dǎo)體襯底；N區(qū)與P阱區(qū)，間隔形成在所述半導(dǎo)體襯底上端表層內(nèi)，所述P阱區(qū)上端進(jìn)行p型離子重?fù)诫s；集電區(qū)，所述集電區(qū)通過(guò)n型離子重?fù)诫s形成在所述N區(qū)兩端；淺溝槽隔離，所述淺溝槽隔離間隔形成在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)，并介于集電區(qū)與P阱區(qū)之間；SiGe層，形成在N區(qū)上表面；發(fā)射區(qū)，形成在所述SiGe層表面。本發(fā)明通過(guò)在半導(dǎo)體襯底的上端表層間隔形成N區(qū)和P阱區(qū)，并在所述N區(qū)兩端進(jìn)行n型離子重?fù)诫s以形成集電區(qū)，使得電子進(jìn)行橫向擴(kuò)散，縮短電子傳輸路徑，進(jìn)而減小集電極電阻，并提高擊穿電壓。同時(shí)，所述SiGe異質(zhì)結(jié)雙極型器件在制造工藝上減少了高能量離子注入，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高器件制備效率。
文檔編號(hào)H01L29/737GK102176464SQ20111007657
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者陳樂(lè)樂(lè) 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司