双极晶体管器件及其制造方法技术

本公开涉及双极晶体管器件和制造所述双极晶体管器件的方法。所述器件包括场板，所述场板位于与所述有源区域的基极-集电极结相邻的隔离区域中。所述隔离区域包括栅极端子，所述栅极端子被布置为独立于所述晶体管的集电极、基极或发射极端子进行偏压。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种双极晶体管器件。本公开还涉及一种制造双极晶体管的方法。具体地，本公开涉及包括这种晶体管器件的集成电路和射频(RF)功率放大器。
技术介绍
在高速数据通信中(例如，多媒体通信)，数据发射机和接收机需要在高频(例如，在千兆赫兹(GHz)RF范围内)下工作。在这种数据发射机和接收机中，RF功率放大器是用于产生在RF频率下具有高线性的足够信号功率的重要元件。由于双极晶体管(诸如异质结双极晶体管HBT)在RF频率下具有较高的性能(诸如较高的输出信号功率、高功率密度和高线性)，所以对于功率放大器应用来讲，双极晶体管优于基于COMS的器件。另一方面，由于基于II1-V的晶体管具有较高的击穿电压、较高的最大操作频率和较高的功率密度，所以基于πι-v的晶体管优于基于硅的器件。然而在另一方面，当与基于II1-V的器件进行比较时，基于Si的HBT器件(诸如SiGe)比这种基于II1-V的器件更加成本高效，更易于集成为例如大型片上系统，但是却以较低的击穿电压和较低的输出功率作为代价。在传统的基于SiGe的HBT器件中，试图通过执行集电极注入来增加击穿电压。然而，以这种方式增加击穿电压需要与截止频率fT的降低相权衡，其中截止频率f HBT器件的优良指数。可以通过所谓的Johnson极限来解释这种权衡。Johnson极限等于峰值电流增益截止频率fT和集电极-发射极击穿电压BV ■的乘积。通常通过控制特定HBT器件的集电极中的掺杂量来控制这些特性。较高的集电极掺杂程度一方面由于延缓了所谓的Kirk效应而使fT增加，另一方面由于增加了集电极处的局部电场而使BV ■降低。击穿电压和截止频率之间的权衡可能限制对这种HBT器件的应用。例如，这种器件可能不适于需要在GHz范围中的足够高的频率处以中至高功率和高线性进行操作的RF放大器。通过减少上述权衡的效果来改善器件性能的尝试包括例如包括所谓的栅控倒置集电极(gated bottom up-collectors)或栅控侧向集电极的器件。这种器件试图重塑电场分布以便有效地在不降低截止频率fT的情况下增加击穿电压。对于包括栅控倒置集电极的器件，器件处理(例如，对具有不同深度的浅沟槽隔离区的处理)的复杂性可能导致处理时间增加和器件成本增加。对于不包括浅沟槽隔离(STI)区域的栅控侧向集电极，可能在基极和集电极结处产生非常高的局部电场(在600KVCHT1到800KVCHT1的范围内)。所述电场(通常称作场尖峰)可能引起器件可靠性问题，例如，由于碰撞电离而导致器件击穿。每当所述场高于所述器件材料的临界电场(例如，在硅中为500kV/cm)时，碰撞电离(产生电子/空穴)足以损坏所述器件。因此，这种场尖峰通常是不希望的。因此，一般公知的器件可能具有较低的击穿电压和较低的操作频率，或可能遭受场尖峰及其相关问题。
技术实现思路
提供了一种制造双极晶体管的方法，包括:在衬底中形成隔离区域，所述隔离区域与所述双极晶体管的有源区域相邻；在所述隔离区域的基部和各个侧壁上形成电介质；以及在所述隔离区域中沉积半导体材料以形成场板，其中所述场板与所述有源区域的基极-集电极结相邻。根据实施例，形成所述电介质可以包括刻蚀电介质材料以在所述隔离区域内限定栅极电介质。备选地，形成所述电介质可以包括沉积电介质材料以在所述隔离区域中限定栅极电介质。在所述隔离区域中沉积的半导体材料可以是多晶半导体材料，其中所述多晶半导体材料可以包括所述双极晶体管的基极或发射极。根据实施例，形成所述栅极电介质和所述半导体材料可以限定所述晶体管的栅极端子。所述栅极端子可以被布置为独立于所述晶体管的集电极、基极或发射极端子进行偏压。还提供了一种双极晶体管，包括:衬底，包括隔离区域，所述隔离区域与所述双极晶体管的有源区域相邻；电介质，位于所述第一隔离区域的基部和各个侧壁上；场板，由所述隔离区域中的半导体材料形成，其中所述场板与所述有源区域的基极-集电极结相邻。根据实施例，所述电介质可以在所述隔离区域中限定栅极电介质。所述半导体材料可以是多晶半导体材料。多晶半导体材料包括所述双极晶体管的基极。备选地，多晶半导体材料可以包括所述双极晶体管的发射极。根据实施例，栅极电介质和所述半导体材料可以限定所述晶体管的栅极端子。所述栅极端子可以被布置为独立于所述晶体管的集电极、基极或发射极端子进行偏压。还提供了一种RF功率放大器，包括一个或更多个的所述双极晶体管。还提供了一种集成电路，包括一个或更多个的所述双极晶体管。【附图说明】在附图和描述中，相同的附图标记表示相同的特征。下文仅参考附图示例性地描述了本专利技术，附图中:图1a示出了在去除STI氧化物并形成栅极介质层的步骤之后实施例的示意横截面；图1b示出了在去除硅化物保护层的步骤之后的示意横截面；图1c示出了在基极外延的步骤之后晶片的示意横截面；图1d不出了在基极多晶娃?几积的步骤之后晶片的不意横截面；图1e示出了在形成发射极窗口的步骤之后晶片的示意横截面；图1f示出了在形成分隔层的步骤之后晶片的示意横截面；图1g示出了在沉积发射极的步骤之后晶片的示意横截面；图1h示出了在图案化发射极的步骤之后晶片的示意横截面；图1i示出了在图案化基极的步骤之后晶片的示意横截面；图1j示出了在针对具有单独的场端子的器件图案化基极的步骤之后晶片的示意横截面；图2a示出了在基极多晶硅沉积的步骤之后晶片的示意横截面；图2b示出了在刻蚀沟槽的步骤之后晶片的示意横截面；图2c示出了在去除氧化物的步骤之后晶片的示意横截面；图2d示出了在基极氧化物和保护氮化物层沉积的步骤之后晶片的示意横截面；图2e示出了在形成发射极之后晶片的示意横截面；图3示出了根据实施例的HBT器件结构的示意横截面；以及图4示出了针对图3的HBT器件结构的仿真器件关闭状态电场分布。【具体实施方式】下文中，本领域技术人员应认识到，为了提供晶体管功能，用第一导电类型的材料来形成示例HBT的集电极区域和发射极区域，而用与第一导电类型不同的第二导电类型的材料形成示例HBT的基极区域。第一导电类型可以是η型，第二导电类型可以是P型。备选地，第一导电类型可以是P型，第二导电类型可以是η型。尽管本公开可应用于例如HBT的任意双极晶体管设计，但以下公开内容将借助当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造双极晶体管的方法，包括：在衬底中形成隔离区域，所述隔离区域与所述双极晶体管的有源区域相邻；在所述隔离区域的各个侧壁和所述隔离区域的基部上形成电介质；以及在所述隔离区域中沉积半导体材料以形成场板，其中所述场板与所述有源区域的基极‑集电极结相邻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·J·T·M·唐克尔，维特·桑迪·恩，托尼·范胡克，埃弗利娜·格里德莱特，安可·赫琳哈，迪克·克拉森，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL