[发明专利]一种高速锗硅HBT器件结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种高速锗硅HBT器件结构。本发明还涉及一种高速锗硅HBT器件结构的制造方法。

背景技术

由于现代通信对高频带下高性能、低噪声和低成本的RF组件的需求，传统的Si材料器件无法满足性能规格、输出功率和线性度新的要求，功率SiGe HBT(硅锗异质结双极晶体管)则在更高、更宽的频段的功放中发挥重要作用。SiGe HBT与砷化镓器件相比，虽然在频率上还处劣势，但SiGeHBT凭着更好的热导率和良好的衬底机械性能，较好地解决了功放的散热问题，SiGe HBT还具有更好的线性度、更高集成度；SiGe HBT仍然属于硅基技术和CMOS(金属氧化物半导体)工艺有良好的兼容性，SiGe BiCMOS工艺为功放与逻辑控制电路的集成提供极大的便利，也降低了工艺成本。

国际上目前已经广泛采用SiGe HBT作为高频大功率功放器件应用于无线通讯产品，如手机中的功率放大器和低噪声放大器等。为了提高射频功率放大器的输出功率，在器件正常工作范围内通过提高工作电流和提高工作电压都是有效的方式。通过各种工艺设计和器件设计来减小锗硅HBT的集电区电阻对降低功耗和提高器件的最高振荡频率也至关重要。同时，减小器件的尺寸对提高集成电路的集成度和减小一些寄生参数(如基区电阻、集电区电阻、电容等)、提高器件的性能也是重要的手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高速锗硅HBT器件结构能缩小器件面积，能减小基区-集电区的结电容，降低工艺制造成本。本发明还提供了一种高速锗硅HBT器件结构的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的高速锗硅HBT器件结构，包括：P型衬底上形成有集电区和浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离位于集电区两侧；其中：基区和外延介质层非对称的分布所述集电区和浅沟槽隔离上方，所述基区与外延介质层相邻且部分基区位于所述外延介质层上方，所述基区与外延介质层两侧具有基区隔离侧墙；发射区和发射区介质层位于所述基区上方，所述发射区与发射区介质层相邻且部分发射区位于所述发射区介质层上方，所述发射区与发射区介质层两侧具有发射区隔离侧墙；所述基区、发射区和集电区分别通过接触孔引出连接金属连线。

所述集电区具有磷或砷杂质。

所述外延隔离介质层厚度为50埃至300埃。

所述发射区具有磷或砷杂质。

所述基区具有硼或二氟化硼杂质。

本发明高速锗硅HBT器件结构的制造方法，包括：

(1)在P型衬底上制作浅沟槽隔离，在浅沟槽隔离中填充氧化物，形成场氧；

(2)注入形成集电区，淀积二氧化硅作为介质层；

(3)刻蚀去除部分介质层，生长锗硅外延层；

(4)再次淀积二氧化硅作为介质层，刻蚀去除部分介质层，淀积发射区多晶硅，注入磷或砷杂质，刻蚀形成发射区和发射区介质层；

(5)对锗硅外延层注入硼或二氟化硼，刻蚀形成基区和外延介质层；

(6)制作发射区隔离侧墙和基区隔离侧墙；

(7)将基区、发射区和集电区分别通过接触孔引出连接金属连线。

实施步骤(2)时，注入杂质为磷或砷，剂量为1e¹²cm^-2至5e¹⁴cm^-2，能量为20KeV至400KeV。

实施步骤(2)时，淀积外延介质层厚度为50埃至300埃。

实施步骤(4)时，注入磷或砷杂质的剂量为5e¹⁴cm^-2至1e¹⁶cm^-2，能量为20KeV至400KeV。

实施步骤(5)时，注入硼或二氟化硼的剂量为5e¹⁴cm^-2至1e¹⁶cm^-2，能量为5KeV至20KeV。

本发明的高速锗硅HBT器件结构及其制造方法，采用集电区的引出不再使用埋层，而是直接在有源区表面的一边采用接触孔引出。同时基区的电极引出也改为单边而非双边对称。这种设计缩小了器件面积，减小了基区-集电区的结电容。在集电极本发明的高速锗硅HBT器件弃用常规器件中均匀的NBL，弃用N型外延基区而采用注入的方式来制作此高速锗硅HBT的集电区。由于不再使用埋层，深槽隔离也不需要在本器件中使用，能再缩小器件尺寸的同时，使工艺成本降低。

附图说明