[实用新型]微电子器件

说明书

本公开的各实施例涉及微电子器件。微电子器件包括竖直布置在P型掺杂半导体衬底中的PNP晶体管和NPN晶体管，通过以下步骤制造：在半导体衬底中形成用于PNP晶体管的N+掺杂隔离阱；在N+掺杂隔离阱中形成P+掺杂区；在半导体衬底上外延生长第一半导体层；形成用于NPN晶体管的N+掺杂阱，其中N+掺杂阱的至少一部分延伸到第一半导体层中；然后在第一半导体层上外延生长第二半导体层；在第二半导体层中形成P掺杂区，该P掺杂区形成PNP晶体管的集电极；以及在第二半导体层中形成N掺杂区，该N掺杂区形成NPN晶体管的集电极。通过本实用新型的实施例，可以在微电子器件的同一半导体衬底中集成两种类型的晶体管，而不会降低任一个的性能。

技术领域

本文档涉及微电子器件。所述微电子器件的应用特别涉及射频领域。

背景技术

对于射频(RF)应用，在BiCMOS或双极技术的微电子器件中集成PNP型双极晶体管带来了困难。

如果微电子器件包括PNP双极晶体管和NPN双极晶体管两者，则优化每个所述晶体管的性能是不可行的。

在所述微电子器件中，PNP双极晶体管和NPN双极晶体管可以如下制造。

提供P掺杂半导体衬底。

进行N掺杂剂(例如，磷)的局部注入，然后进行所述N掺杂剂的扩散退火，以便在半导体衬底中形成旨在反向极化的N阱，使得PNP双极晶体管的集电极可以与衬底电隔离。进行P掺杂剂(例如，硼)的局部注入，然后进行所述P掺杂剂的扩散退火，以在N阱内形成P+掺杂阱。

此外，进行N掺杂剂(例如砷)的局部注入，然后进行所述N掺杂剂的扩散退火，以便在半导体衬底中形成旨在将NPN双极晶体管的集电极与半导体衬底电隔离的N+阱。

在半导体衬底上经由外延形成厚度约为1μm的半导体层。在半导体衬底上生长所述半导体层允许在半导体衬底中掩埋P+阱和N+阱。

进行P掺杂剂的局部注入，然后进行所述P掺杂剂的扩散退火，以在外延半导体层中形成P掺杂区，所述区形成与P+掺杂区电接触的PNP双极晶体管的集电极。

进行N掺杂剂的局部注入，然后进行所述N掺杂剂的扩散退火，以在外延半导体层中形成N掺杂区，所述区形成与N+掺杂区电接触的NPN双极晶体管的集电极。

然后在所述晶体管的相应的集电极上形成每个双极晶体管的基极和发射极。

所述方法的一个缺点是在形成P+阱和N+阱的注入掺杂剂的扩散方面的行为差异。N型掺杂剂是重形态，如砷和锑。另一方面，P型掺杂剂是轻形态，诸如硼。考虑到它们不同的扩散系数，N型掺杂剂在衬底内几乎不扩散，而P型掺杂剂很容易扩散。结果，与NPN双极晶体管的N+阱相比，PNP双极晶体管的P+阱经由扩散进一步向衬底表面延伸。

因此，外延半导体层必须足够厚，约为1μm，以考虑到P+阱的更大扩散，并保持足够的厚度以形成PNP晶体管的集电极。然而，NPN双极晶体管受到外延半导体层的所述厚度的影响。其在晶体管速度方面的性能显著降低。

减小外延半导体层厚度的一种备选方案将是将P+阱更深地掩埋在衬底内。然而，这将需要注入具有高能量的掺杂剂，这可能在衬底中产生晶体缺陷，这将惩罚PNP晶体管的性能。

因此，在用于超高频应用的微电子器件中，本领域需要相互独立地优化PNP双极晶体管和NPN双极晶体管的性能的可行性。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型旨在提供一种微电子器件，可以至少解决前述问题的至少一部分，并实现相应的效果。