[发明专利]锗硅异质结双极型三极管功率器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种锗硅异质结双极型三极管功率器件。本发明还涉及所述锗硅异质结双极型三极管功率器件的制作方法。

背景技术

常规的锗硅异质结双极型三极管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，需要有足够的功率增益。功率增益除了与截止频率成正比外，还与基区电阻及基区-集电区结电容成反比。所以降低基区电阻及基区-集电区结电容是得到高增益的关键。另外，为得到高输出功率，功率管面积都很大，而发射极-基极都是重掺杂的，与器件面积成正比的隧穿漏电而非结的雪崩效应决定了器件的击穿电压，而较低的击穿电压会引起较高的漏电流。如何解决这些问题是功率器件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异质结双极型三极管功率器件，可以提高发射极-基极结的击穿电压和器件的输出功率增益，并且降低集电极电阻、集电极-基极电容和外基区串联电阻；为此，本发明还提供一种所述锗硅异质结双极型三极管功率器件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的锗硅异质结双极型三极管功率器件，形成于P型硅衬底上，有源区由场氧区隔离，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型埋层上被场氧区隔离的N型外延加上第一离子注入区和第二离子注入区组成；所述第一离子注入区位于N型埋层上并和所述N型外延形成连接，所述第二离子注入区位于场氧区之间的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区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，和所述本征基区形成接触，所述多晶硅中进行N型离子注入退火后形成发射极-基极结。

优选的，所述N型埋层的离子注入剂量为10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2，注入能量为50KeV～100KeV，所注入的离子为砷。

优选的，所述第一离子注入区的注入剂量为10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2，注入能量为50KeV～100KeV，所注入的离子为磷。

优选的，所述N型外延的离子注入剂量为10¹⁵cm^-3～10¹⁶cm^-3，N型外延的厚度为0.8μm～2μm。

优选的所述第二离子注入区为选择性N型离子注入。

优选的，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^-2；所述硅帽层的厚度为300～500埃，其中掺杂浓度为10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm^-3。

优选的，所述发射极-基极结的深度为300～500埃。

本发明还提供所述锗硅异质结双极型三极管功率器件的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，在P型硅衬康上进行注入剂量为10¹⁵cm^-2～10¹⁶cm^-2，注入能量为50KeV～100KeV的N型离子注入，再进行高温退火，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；