基于肖特基SiGe异质结晶体管制造技术

本发明专利技术公开了属于半导体器件结构范围的一种基于肖特基ＳｉＧｅ异质结晶体管。是在ＳＢＤ结构晶体管的结构基础上用ＳｉＧｅ异质结代替上述ＳＢＤ结构晶体管的Ｐ结，使形成Ｎ↑［＋］、Ｎ↑［＋］－ＢＬ、Ｎ、Ｐ↑［＋］ＳｉＧｅ、Ｎ↑［＋］ｐｌｏｙ－Ｓｉ结构的肖特基ＳｉＧｅ异质结晶体管。其Ｐ↑［＋］ＳｉＧｅ层在Ｅ极下面和Ｎ层的上面，并且Ｐ↑［＋］ＳｉＧｅ、Ｎ和Ｂ极相连。所述Ｅ极为Ｎ↑［＋］ｐｌｏｙ－Ｓｉ材料制成。该肖特基ＳｉＧｅ异质结晶体管不改变晶体管的版图结构，但是，把肖特基ＳｉＧｅ异质结晶体管结构去代替ＴＴＬ电路中可能进入饱和态的晶体管，形成基于ＳｉＧｅ异质结ＳＴＴＬ电路，这样可以大幅度提高电路的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件结构范围，特别涉及一种基于肖特基SiGe异质结晶体管。
技术介绍
普通的NPN管的正向压降比较大，用在TTL电路中可能进入饱和态状态，电路响应速度比较慢；肖特基二极管(SBD)，它是利用金属-半导体接触势垒的整特性制成的。把SBD二极管硅晶体管按照图1方式连接构成带SBD结构的晶体管，其平面图如图和截面图如图2所示，用与该晶体管去代替TTL电路中可能进入饱和态的晶体管，形成STTL电路，就可使电路速度进一步提高。同时，有效地克服了多发射极管的反向漏电流；减少了寄生PNP管效应。但是，在图2所示的结构中，NPN晶体管的基区P型Si层是影响响应速度的关键结构。由于P型Si层受晶体管原理的限制，其厚度不能太薄，这样严重影响晶体管的速度。用应变P型SiGe层去替代P型Si层，由于采用了异质结在能带工程上的优势，可以把P型SiGe层设计得非常薄。根据晶体管的原理，应变SiGe晶体管有非常高的频率特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于肖特基SiGe异质结晶体管。所述SBD结构的晶体管是在P型Si基底上，制作N+-BL，N，P+，P和N+结构，P、N层同时连接B极的具有C、E、B极的晶体管，其特征在于，用SiGe异质结代替上述SBD结构晶体管的P型基区，使形成N+-BL、N、P+SiGe、N+ploy-Si结构的肖特基SiGe异质结晶体管。所述P+SiGe层在E极下面和N层的上面，并且P+SiGe、N和B极相连。所述E极为N+ploy-Si材料制成。本专利技术的有益效果是该肖特基SiGe异质结晶体管不改变晶体管的版图结构，其制造工艺与SiGe HBT制造工艺完全兼容，但是，把肖特基SiGe异质结晶体管结构去代替TTL电路中可能进入饱和态的晶体管，形成基于SiGe异质结STTL电路，这样可以大幅度提高电路的速度。附图说明图1为SBD二极管硅晶体管的等效电路结构图。图2为带SBD结构的晶体管的平面图和截面图。图3为基于肖特基SiGe异质结晶体管的平面图和截面图。具体实施例方式本专利技术提供一种基于肖特基SiGe异质结晶体管。所述肖特基SiGe异质结晶体管与SBD晶体管的版图结构基本相同，如图2所示的SBD结构的晶体管是在P型Si基衬底上，制作N+-BL、N、P+、P、N+结构，P、N层同时连接B极的具有C、E、B极的晶体管。如图3所示的基于的结构是用肖特基SiGe异质结晶体管，用异质结P+SiGe层代替上述SBD结构晶体管的P型基区，使形成N+-BL、N+、N、P+SiGe、N+ploy-Si结构的肖特基SiGe异质结晶体管。其P+SiGe层在E极下面和N层的上面，并且P+SiGe、N和B极相连。所述E极为N+ploy-Si材料制成。上述N+ploy-Si材料为多晶硅是采用常规的化学气相沉积工艺制备得到Ploy-Si，接着进行能量为80kev，剂量为16/cm2砷(As)或磷(P)注入，然后进行快速退火，形成N+ploy-Si多晶硅。下面结合肖特基二极管的特性说明，进一步对基于肖特基SiGe异质结晶体管的特点予以说明。肖特基二极管(SBD)，它是利用金属-半导体接触势垒的整特性制成的。它具有和硅pn结二极管类似的伏安特性，其数学表达式为I=IDS(eVVT-1)---(1)]]>式中，IDS为SBD反向饱和电流，可由下表示IDS=RAT2e-ΦBVT---(2)]]>式中R为理查逊常数，R＝120A.cm-2.K-2；A为结面积；T为绝对温度(K)；VT=KTq]]>为热电压；ΦB为金属和半导体之间的势垒高度，对于不同的金属和不同的半导体，其值是不同的。SBD的反向饱和电流IDS一般较大，而且ΦB越小的，IDS越大。SBD与一般pn结相比，有下列特点1)正向压降低由(1)和(2)式可得SBD正向压降表达式VF=ΦB+VTln(IFRAT2)---(3)]]>式中IF为正向电流。对于Al-nSi而言，在室温条件下，SBD正向压降可由下式计算VT=ΦB+0.026ln[IF(mA)1.08×102×A(μm2)]]]>显然，二极管的面积不同，正向电流不同，正向压降的值也不一样。2)开关时间短SBD是多子导电的器件，如Al-nSi接触，由硅向铝中注入的电子与原在铝中的电子是一样的，不存在pn结中的少子存贮问题。当外加电压反向时，响应速度很快，延迟时间很小。把SBD二极管硅晶体管按照图1方式连接构成SBD晶体管，其平面图如图和截面图如图2。用与该晶体管去代替TTL电路中可能进入饱和态的晶体管，形成STTL电路，就可使电路速度进一步提高。同时，有效地克服了多发射极管的反向漏电流；减少了寄生pnp管效应。本申请把SBD二极管与异质结晶体管仍按照图1构成基于SBD的异质结晶体管，平面图和截面图如图3所示。用该晶体管去代替TTL电路中可能进入饱和态的晶体管，形成基于SiGe异质结STTL电路，充分利用SiGe异质结晶体管在速度上的优势，这样可以大幅度提高电路的速度。同时，有效地克服了多发射极管的反向漏电流；减少了寄生pnp管效应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于肖特基ＳｉＧｅ异质结晶体管，所述ＳＢＤ结构的晶体管是在Ｓｉ基底上，制成Ｎ↑［＋］－ＢＬ、Ｎ、Ｐ↑［＋］、Ｐ、Ｎ↑［＋］结构，Ｐ、Ｎ层同时连接Ｂ极的具有Ｃ、Ｅ、Ｂ极的晶体管，其特征在于，用异质结Ｐ↑［＋］ＳｉＧｅ层代替上述ＳＢＤ结构晶体管的Ｐ型基区，使形成Ｎ↑［＋］－ＢＬ、Ｎ、Ｐ↑［＋］ＳｉＧｅ、Ｎ↑［＋］ｐｌｏｙ－Ｓｉ结构的肖特基ＳｉＧｅ异质结晶体管。

【技术特征摘要】
1.一种基于肖特基SiGe异质结晶体管，所述SBD结构的晶体管是在Si基底上，制成N+-BL、N、P+、P、N+结构，P、N层同时连接B极的具有C、E、B极的晶体管，其特征在于，用异质结P+SiGe层代替上述SBD结构晶体管的P型基区，使形成N+-BL、N、P+SiGe、N+ploy-Si结构的肖特基SiGe异质结晶体管。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘道广，严利人，周卫，许军，徐世六，
申请(专利权)人：清华大学，中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]