[发明专利]一种硅基硅锗异质结双极晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种硅基硅锗异质结双极晶体管及其制造方法，属于电子技术领域。在衬底上离子注入形成N+BL埋层；在N+BL埋层上形成四氮化三硅应力层；离子注入形成N‑集电区；通过氧化形成二氧化硅掩蔽层，刻蚀出集电区窗口后进行硼离子注入，并执行快速退火操作以消除晶格损伤；离子注入形成N+BL埋层连通区；在应变基区选择性外延Sisubgt;1‑x/subgt;Gesubgt;x/subgt;基区；在Sisubgt;1‑x/subgt;Gesubgt;x/subgt;基区上方淀积硅帽层；淀积N型多晶硅作为发射极；刻蚀Si并淀积SiGe材料与四氮化三硅应力层形成集电区应力区；光刻集电极、发射极和基极以外的金属，形成电极引线。本发明能够增强载流子的迁移率、减小载流子总渡越时间，提高晶体管工作速度。

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种硅基硅锗异质结双极晶体管及其制造方法。

背景技术

现代移动通信以及微波通信的不断发展，对电路技术提出了更快的工作速度、更高的工作频率以及更低的功耗的要求，同时市场也对低成本、高性能器件的需求日益强烈。但由于Si材料物理性质的限制，常规的Si器件在速度和频率特性上难有大的突破。在上世纪80年代，出现了以III～Ⅴ族元素为材料制备的异质结双极晶体管，它的出现标志着晶体管的研究得到了巨大的突破，对比普通的同质结双极结型晶体管，异质结双极晶体管最大的优势在于，它的频率特性更加优良，并且没有以牺牲电流增益为代价，器件的整体性能突破了一个新的台阶。而III～V族化合物半导体器件虽然速度比Si器件快得多，但是与成熟Si器件工艺不兼容，制造成本太高。

硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)的出现可以有效的提高器件的速度和频率，降低制造成本，易于量产。硅锗异质结双极晶体管是将硅基双极结型晶体管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成为高速应用中的标准双极晶体管，在成熟的硅工艺基础上开发出来的基于SiGe工艺的异质结双极晶体管利用了能带工程的优势，解决了提高放大倍数与提高频率特性的矛盾，但是仅仅依靠该技术来提高器件的性能是有一定限度的。

随着SiGe HBT朝着更小特征尺寸、更高集成度方向发展，将传统SiGe HBT与应变Si技术相结合，可进一步提升SiGe HBT的性能，扩展其应用范围。硅基应变技术可以有效地提高晶体管的迁移率，从而提高器件的性能，因此提出新的结合应变Si技术的SiGe HBT器件结构对于高频/高性能半导体器件和集成电路的发展具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅基硅锗异质结双极晶体管及其制造方法，实现一种新的应变晶体管结构。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

方案一、一种硅基硅锗异质结双极晶体管，该晶体管包括：

N型硅基衬底，为(100)晶面；

N+BL埋层，用于减小串联电阻；

N-集电区；

四氮化三硅应力层，作为集电区应力源；

Si_1-xGe_x应力区，与四氮化三硅应力层形成集电区应力区；

Si_1-xGe_x基区，其中Ge组分为阶梯型分布；

Si_1-xGe_x基区上淀积单晶硅薄层形成的硅帽层；

多晶硅发射区，通过在硅帽层上淀积N型多晶硅作为发射极；

四氮化三硅与二氧化硅应力隔层，为发射区提供应力源。