[实用新型]台面结构PNP型肖特基集电区SOI SiGe HBT结构

说明书

本实用新型提供一种台面结构PNP型肖特基集电区SOI SiGe HBT结构，包括单晶硅衬底及层叠于单晶硅衬底表面的埋氧层构成的SOI衬底，埋氧层表面顺序层叠有P型重掺杂单晶硅层、金属硅化物薄层、N型重掺杂Si_1‑xGe_x基区层、P型掺杂单晶硅发射区帽层和P型重掺杂多晶硅发射区层，P型重掺杂多晶硅发射区层至P型掺杂单晶硅发射区帽层刻蚀形成有发射区和基区电极接触台面，P型重掺杂多晶硅发射区层至金属硅化物薄层刻蚀形成有集电区电极接触台面，台面结构表面覆盖有氧化薄膜层，电极窗口形成有对应金属电极，基区电极接触区域里沉积有N型重掺杂Si_1‑yGe_y。本申请能提高器件截止频率和增益并减小基区渡越时间且能与常规硅基工艺兼容。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种台面结构PNP型肖特基集电区SOISiGe HBT结构。

背景技术

目前市场上对高速、高频、低成本等高性能器件的需求日益强烈。但由于Si材料本身物理性质的限制，常规的Si器件的高速高频等性能很难提高；虽然III-V族化合物半导体器件(例如GaAs、InP等)在高速高频性能上大大优于Si器件，但是存在与Si器件工艺不兼容、成本较高等缺点。锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)是将硅基双极结型晶体管(SiBJT)的基区加入了少量的Ge组分。基区采用SiGe材料，显著提高了器件性能，使得SiGe HBT已成为高速应用中的标准双极晶体管。超高频半导体器件的关键指标是截止频率(f_T)，在成熟的硅工艺基础上开发出来的SiGe HBT利用了“能带工程”的优势，从根本上解决了提高放大倍数与提高频率特性的矛盾。由于与成熟的硅工艺完全兼容，同时又因为分子束外延(MBE)和化学气相淀积(CVD)等工艺技术的发展和成熟，SiGe HBT以其独特的优势广泛应用于高性能微波射频器件与电路之中。

SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上的硅)技术是开发低功耗、抗辐射、耐高温等新型器件和集成电路的理想平台，同时也扩展了CMOS工艺的应用前景。在SOI衬底技术中，SiGe HBT器件利用SOI衬底中的绝缘体衬底可以起到减小寄生电容效应、降低器件功耗、避免闩锁效应等作用。近些年，基于SOI衬底技术的SiGe HBT逐渐成为微电子领域研究的热点之一。

另外值得注意的是，在相同的掺杂条件下，由于PNP基区的少子(空穴)迁移率与NPN型SiGe HBT相比较低，因此PNP型的器件的增益比较小，基区渡越时间比较长，因此目前的SiGe HBT大多选用NPN型。但是另一方面，在相同的基区材料的条件下，PNP型晶体管的基区多子(电子)的迁移率较高，导致PNP型本征基区的方块电阻远远小于NPN型的，由此可以减小发射结结电容的充放电时间，提高器件的开关转换速度。因此，只要进一步减小基区渡越时间，提高器件的电流增益，那么PNP型SiGe HBT在开关电路中就具有明显的优势和应用潜力。此外，如果将常规SiGe HBT的集电结换为肖特基结，则可以进一步提高器件的工作速度，因为肖特基接触具有如下两个明显的主要优势：(1)集电极电阻为0；(2)因为没有集电结空间电荷区，集电结的渡越时间可为0，同样电荷存贮时间也为0，可以进一步提高截止频率。

本实用新型的发明人经过研究发现，相比于上述(1)和(2)两个优点，更为重要的是，对于在集电结输运的载流子而言，使用肖特基集电结可以有效避免载流子从窄禁带的基区到宽禁带的集电区的转换过程，这是因为常规PNP型Si/SiGe/Si HBT结构的集电结价带不连续量ΔE_V很大，与载流子的速度过冲效应共同作用，不利于器件性能的进一步提高，此时在集电结积累的空穴浓度增大了exp(qΔE_V/kT)(q为电子电量，k为玻尔兹曼常数，T为温度)，减小了集电极电流，增大了集电结渡越时间，如果使用肖特基势垒，就可以有效地避免了以上的不利因素。