具有提高的击穿电压-截止频率乘积的SiGe异质结双极晶体管制造技术

SiGe异质结双极晶体管(HBT)(200)的击穿电压(BVCEO)和截止频率(fT)的乘积通过利用具有中空核的掺杂区域(210)增加超出约翰逊限制，其中所述中空核从基极(150)向下延伸至重度掺杂的掩埋集电极区域(120)。掺杂区域和掩埋集电极区域具有相反的掺杂剂类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】SiGe异质结双极晶体管(HBT)(200)的击穿电压(BVCEO)和截止频率(fT)的乘积通过利用具有中空核的掺杂区域(210)增加超出约翰逊限制，其中所述中空核从基极(150)向下延伸至重度掺杂的掩埋集电极区域(120)。掺杂区域和掩埋集电极区域具有相反的掺杂剂类型。【专利说明】具有提高的击穿电压-截止频率乘积的S i Ge异质结双极晶体管
本专利技术涉及具有提高的击穿电压-截止频率乘积的SiGe异质结双极晶体管(HBT)。
技术介绍
双极晶体管为众所周知的结构，其具有发射极、连接到发射极的基极和连接到基极的集电极。发射极具有第一导电型，基极具有第二导电型，并且集电极具有第一导电型。例如，npn双极晶体管具有η型发射极、ρ型基极和η型集电极，而ρηρ双极晶体管具有P型发射极、η型基极和ρ型集电极。 当发射极和基极分别由诸如硅和锗的不同半导体材料构成时，该接合部称为异质结。异质结限制了可从基极注入到发射极的空穴的数目。限制注入的空穴的数目允许增加基极的掺杂剂浓度，这进而降低了基极电阻并且增加了晶体管的最大频率。 图1示出了说明现有技术SiGe异质结双极结构100实例的横截面视图。如在图1中所示，双极结构100包括氧化物上硅(SOI)晶片110，该晶片110具有硅支撑晶片112 ；碰触硅支撑晶片112的掩埋绝缘层114 ;以及碰触埋入绝缘层114的单晶硅衬底116。硅衬底116依次具有重度掺杂的P导电型(ρ+)掩埋区域120和重度掺杂的η导电型(η+)掩埋区域122。 如在图1中进一步所示，双极结构100包括碰触硅衬底116的顶表面的单晶硅外延结构130。除向外扩散的区域之外，外延结构130具有极低的掺杂剂浓度。例如，若干个P型原子从P+掩埋层120向外扩散至外延结构130，以及若干个η型原子从η+掩埋层122向外扩散至外延结构130。在本实例中，外延结构130为极轻度掺杂的η导电型(η)区域，不包括向外扩散的区域。 双极结构100也包括碰触外延结构130的若干个浅沟道隔离结构132，和碰触外延结构130并且延伸通过外延结构130与硅衬底116以碰触掩埋绝缘层114的深沟道隔离结构134。掩埋绝缘层114和深沟道隔离结构134形成电气隔离的单晶硅区域136和横向相邻的电气隔离的单晶硅区域138。 此外，双极结构100包括轻度掺杂的P导电型(P-)区域140和轻度掺杂的η导电型(η-)区域142,其中ρ导电型(ρ_)区域140从娃外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130,以碰触ρ+掩埋区域120, η导电型(η_)区域142从娃外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130,以碰触η+掩埋区域122。 双极结构100也包括ρ导电型下沉区域144和η导电型下沉区域146，其中ρ导电型下沉区域144从娃外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130至ρ+掩埋区域120, η导电型下沉区域146从娃外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130至η+掩埋区域122。 下沉区域144包括重度掺杂的ρ导电型(ρ+)表面区域和中等掺杂的P导电型(P)较低区域，而下沉区域146包括重度掺杂的η导电型(η+)表面区域和中等掺杂的η导电型(η)较低区域。 进一步地，双极结构100包括碰触并且位于硅外延结构130上的SiGe外延结构150、浅沟道隔离结构132、ρ-区域140以及碰触并且位于硅外延结构130上的SiGe外延结构152、浅沟道隔离结构132和η-区域142。 SiGe外延结构150具有若干层，其包括最上面的层和碰触并且位于最上面的层之下的层。最上面的层具有中心区域154，和碰触中心区域154的外部区域。中心区域154具有由向外扩散造成的重度掺杂剂浓度和P导电型(P+)。在本实例中，水平围绕中心区域154的外部区域具有极低的掺杂剂浓度和η导电型(η)。 碰触并位于最上面的层之下的层依次包括锗。该层也具有重度掺杂剂浓度和η导电型(η+)。此外，SiGe外延结构150包括单晶活跃区域、多晶硅接触区域和将单晶活跃区域连接到多晶硅接触区域的连结区域。 类似地，SiGe外延结构152具有若干层，其包括最上面的层和碰触并且位于最上面的层之下的层。最上面的层具有中心区域156，和碰触中心区域156的外部区域。中心区域156具有由向外扩散造成的重度掺杂剂浓度和η导电型(η+)。在本实例中，水平围绕中心区域156的外部区域具有极低的掺杂剂浓度和η导电型(n-—)。 碰触最并位于最上面的层之下的层包括锗。该层也具有重度掺杂剂浓度和P导电型(P+)。此外，SiGe外延结构152包括单晶活跃区域、多晶硅接触区域和将单晶活跃区域和多晶硅接触区域连接的连结区域。 双极结构100附加地包括碰触SiGe外延结构150的隔离结构160，和碰触SiGe外延结构152的隔离结构162。隔离结构160具有暴露SiGe外延结构150的单晶活跃区域的发射极开口 164，和暴露SiGe外延结构150的多晶硅接触区域的接触开口 166。类似地，隔离结构162具有暴露SiGe外延结构152的单晶活跃区域的发射极开口 170，和暴露SiGe外延结构152的多晶硅接触区域的接触开口 172。 双极结构100进一步包括重度掺杂的P导电型(ρ+)多晶硅结构180，其碰触隔离结构160并且延伸通过发射极开口 164,以碰触SiGe外延结构150的ρ+区域154。双极结构100也包括重度掺杂的η导电型(η+)多晶硅结构182，其碰触隔离结构162并且延伸通过发射极开口 170，以碰触SiGe外延结构152的η+区域156。 P+多晶硅结构180和ρ+区域154形成pnp SiGe异质结双极晶体管(HBT) 190的发射极，SiGe外延结构150的其余部分形成η型基极，并且ρ+掩埋区域120、ρ-区域140和P型下沉区域144的组合形成集电极。此外，η+多晶娃结构182和η+区域156形成npnSiGe HBT 192的发射极，SiGe外延结构152的其余部分形成ρ型基极，并且η+掩埋区域122、η-区域142和η型下沉区域146的组合形成集电极。 pnp SiGe HBT 190的最大(或截止)频率由ρ-区域140的掺杂剂浓度部分限定。随着P-区域140的掺杂剂浓度增加，集电极电阻降低并且HBT 190的截止频率增加。另一方面，随着P-区域140的掺杂剂浓度降低，集电极电阻增加并且HBT 190的截止频率降低。 击穿电压和截止频率的乘积产生相对恒定的值，其通常称为约翰逊限制。因此，由于约翰逊限制，随着P-区域140的掺杂剂浓度增加，HBT 190的截止频率增加而HBT 190的击穿电压降低。另一方面，随着P-区域140的掺杂剂浓度降低，HBT 190的截止频率降低而晶体管190的击穿电压增加。 类似地，npn SiGe HBT 192的截止频率由n_区域142的掺杂剂浓度部分限定。因此，由于约翰逊限制，随着η-区域142的掺杂剂浓度增加，HBT 192的截止频率增加而HBT192的击穿电压降低。另一方面，随着η-区域142的掺杂剂浓度降低，HBT 192的截止频率降低而HB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极结构，其包括：衬底结构，其具有第一导电型；第一外延结构，其具有顶表面和底表面，所述底表面碰触所述衬底结构；第二导电型的区域，其碰触所述外延结构，并且从所述外延结构的所述顶表面向下延伸通过所述外延结构，以碰触所述衬底结构；以及第二外延结构，其具有所述第二导电型、顶表面和底表面，所述底表面碰触所述第一外延结构和所述第二导电型的所述区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·巴布科克，A·萨多夫尼科夫，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US