[发明专利]一种绝缘体上硅锗衬底的异质结双极晶体管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种绝缘体上硅锗衬底的异质结双极晶体管，包括低掺杂单晶硅衬底层及设置在所述低掺杂单晶硅衬底层上的基区、发射区及集电区，所述低掺杂单晶硅衬底层上与所述基区、发射区及集电区之间设置有二氧化硅绝缘层，所述发射区包括重掺杂应变硅发射区层。本发明利用绝缘体衬底可以起到减小寄生电容、增强绝缘的作用，使双极晶体管达到的速度更快、频率更高，还可以与金属‑氧化物半导体场效应晶体管相结合，形成BiCMOS工艺，可广泛应用与集成电路的设计与制造中。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种绝缘体上硅锗衬底的异质结双极晶体管及其制造方法。

背景技术

目前随着半导体器件截止频率的不断提升，使其越来越适合微波应用。起初的微波芯片都是用砷化镓(GaAs)等化合物工艺实现，但随着硅基半导体工艺的不断发展和成熟，以硅为基础的半导体工艺越来越适合低功率的高频微波集成电路，其在消费类电子领域也应用的越来越多，而我国在硅基微波芯片设计方面还处于初始发展期。

随着下一代5G通信的应用发展，无线数据传输量巨大，对无线传输速度和带宽提出了更高的要求，通信标准必须向高频段的微波甚至毫米波频谱拓展，这些给原本只有很窄市场空间的微波集成电路提供了巨大的发展机遇。目前微波集成电路采用的工艺主要有GaAs、SiGe BiCMOS(silicon-germanium bipolar and complementary metal-oxide-semiconductor，硅锗双极-互补金属氧化物半导体)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)和SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上的硅技术)。传统GaAs器件的缺点是成本高、无法集成数字电路。目前，业界越来越多的公司都看重SiGe BiCMOS、CMOS和SOI的发展，并不断加大研发投入，这3种硅基工艺在成本、易于集成方面具有先天优势。

SGOI(SiGe on Insulator，绝缘体上的锗硅技术)是SOI工艺的特殊情况，二者最大的不同在于衬底，常规的SOI衬底在氧化层之上是体硅材料，而SGOI在氧化层之上采用的是弛豫的SiGe材料。并且SGOI绝缘和导热性又比较好，可以与GaAs工艺媲美，因此，可以利用这一特性，通过特殊器件设计方法，可以弥补其在击穿电压特性上的不足，从而也可以实现相对较高功率的电路。基于这些优点，世界上很多半导体公司在加大SGOI设计和工艺的投入，预计SGOI将会在今后成为小功率微波集成电路的主流工艺。

SiGe HBT(heterojunction bipolar transistor，异质结双极晶体管)在微波频段内具有比较优异的性能，并且能带可调，与硅基工艺完全兼容。因此，本发明提供了一种绝缘体上硅锗衬底的异质结双极晶体管及其制造方法，利用应变工程，可以提高器件的电性能，并使得SiGe器件能够获得优越的DC(direct current，直流)和RF(Radio Frequency，射频)性能。在SOI技术中，利用绝缘体衬底可以起到减小寄生电容、增强绝缘等作用。

申请人从工艺技术的角度考虑，设计了一种绝缘体上硅锗衬底的异质结双极晶体管及其制造方法，利用绝缘体衬底可以起到减小寄生电容、增强绝缘等作用，并且可以有效提高HBT器件的性能，实现更高速度、更高频的器件，SGOI SiGe HBT还可以与SGOI MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)两者相结合，形成BiCMOS(Bipolar CMOS)工艺，可广泛应用与集成电路的设计与制造中。

发明内容

本发明提出了一种绝缘体上硅锗衬底的异质结双极晶体管及其制造方法，利用绝缘体衬底可以起到减小寄生电容、增强绝缘的作用，使双极晶体管达到的速度更快、频率更高，还可以与金属-氧化物半导体场效应晶体管相结合，形成BiCMOS工艺，可广泛应用与集成电路的设计与制造中。

本发明采用了如下的技术方案：