具有低电阻集电区的双极晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有低电阻集电区的双极晶体管及其制备方法，为解决现有产品集电极串联电阻过大的问题而设计。本发明专利技术具有低电阻集电区的双极晶体管包括衬底、N-外延层、锗硅外延层、发射区引出端、外基区引出端、发射极引出电极、集电极引出电极、以及基极引出电极。集电极引出电极嵌入衬底的背面且分别对应发射极引出电极和基极引出电极。本发明专利技术具有低电阻集电区的双极晶体管及其制备方法可用于同质外延也可用于异质外延(SOS技术)的双极晶体管，且简化了晶体管的加工工艺。制备得到的产品保证较高的击穿电压，减小集电极串联电阻，保持较小的传输延迟时间，提高器件的工作频率，降低饱和压降，使得晶体管可以在大电流下应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
在集电极从背面引出的硅或锗硅双极型晶体管中，集电区由外延层形成，这种结构使得晶体管具有较大的集电极串联电阻，因而就有较大的饱和压降。这个缺点使得晶体管大电流应用受到了很大的限制。集电极电流在集电极串联电阻上引起的电压降会很大程度上影响共发射极饱和压降的大小，而共发射极饱和压降是一个很重要的开关参数， 它标志着开关管的输出特性，直接影响逻辑电路的输出低电平。集电极串联电阻往往是引起饱和压降大的最主要原因。因为外延层的电阻率偏高，所以晶体管的集电区电阻率是比较高的，而且晶体管的集电极从硅片背面引出，集电极电流要流过相当长的一段高阻区域，集电极串联电阻很大，集电极电流流过它时会产生较大的压降。集电极电流越大，饱和压降越大。
技术实现思路
为了克服上述的缺陷，本专利技术提供一种集电极串联电阻小的。为达到上述目的，一方面，本专利技术提供一种具有低电阻集电区的双极晶体管，包括衬底，生长在所述衬底正面的外延层，形成在所述外延层上的发射区引出端和外基区引出端，连接所述发射区引出端的发射极引出电极，以及连接所述外基区引出端的基极引出电极；还包括形成在所述衬底背面的集电极引出电极；所述集电极引出电极嵌入衬底且分别对应所述发射极弓I出电极和基极弓丨出电极。特别是，硅双极晶体管的外延层为N-外延层，锗硅异质结双极晶体管的外延层为N-外延层和锗硅外延层组成的复合外延层。另一方面，本专利技术提供一种具有低电阻集电区的双极晶体管制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤3.1制备衬底I，在所述衬底I的正面生长外延层；3. 2在所得结构上淀积氧化层4，对所述氧化层进行光刻、刻蚀，形成发射区窗口 ；3. 3在所得结构上淀积多晶硅层，N+注入，光刻、刻蚀所述多晶硅层形成发射区引出端5 ;注入P+形成外基区引出端11 ；3. 4淀积氮化硅层或者氧化硅层，刻蚀得到侧墙6 ;做硅化物12，淀积孔介质层；3. 5在衬底的背面光刻、刻蚀深槽，淀积低电阻材料层，形成集电极引出电极7 ;所述深槽的深度值为衬底厚度减去50um IOOum ；3. 6在正面光刻、刻蚀所述孔介质层，形成接触孔；溅射第一金属层，光刻、刻蚀所述第一金属层形成发射极弓I出电极8和基极弓I出电极9。特别是，步骤3.1中制备衬底I的材料为N型硅、P型硅或者蓝宝石。特别是，在步骤3.1中，制备硅双极晶体管时在所述衬底I正面生长的外延层为N-外延层2 ;制备锗硅异质结双极晶体管时在所述衬底I正面生长的外延层为先生长一层N-外延层2，再在所述N-外延层2上生长锗硅外延层3。特别是，步骤3. 5中通过化学机械抛光(CMP)或者刻蚀方法减薄低电阻材料层形成集电极引出电极。特别是，步骤3. 5中低电阻材料层为金属层、金属硅化物或重掺杂的多晶硅层。本专利技术具有低电阻集电区的双极晶体管在衬底背面形成集电极引出电极，该集电极引出电极嵌入衬底且分别对应发射极引出电极和基极引出电极。不但保证了较高的击穿电压，而且使集电极电流从低电阻材料流到背面引出。从而减小了集电极串联电阻，保持较小的传输延迟时间，提高了器件的工作频率，降低饱和压降，使得晶体管可以在大电流下应 用。本专利技术具有低电阻集电区的双极晶体管制备方法不受衬底材料限制，可用于同质外延也可用于异质外延(S0S技术)的双极晶体管。而且本方法可以省略掉最后的减薄和背金工艺步骤，简化了晶体管的加工工艺。制备得到的产品减小了集电极串联电阻，改善了双极晶体管的性能。附图说明图1 图2为本专利技术优选实施例一结构示意图。图3 图4为本专利技术优选实施例二结构示意图。具体实施例方式下面结合说明书附图和优选实施例对本专利技术做详细描述。优选实施例一如图1和图2所示，采用硅片作为衬底I。在衬底I上生长生长N-外延层2，在N-外延层2上生长锗硅外延层3。淀积氧化层4，光刻、刻蚀该氧化层形成发射区窗口。然后淀积多晶硅5，N+注入，光刻、刻蚀多晶硅形成发射区引出端。接着注入P+形成外基区引出端。淀积氮化硅层，刻蚀该氮化硅层，在发射区引出端的侧面形成侧墙6。然后做硅化物，淀积孔介质层。对衬底的背面光刻、刻蚀形成深度为衬底厚度减去50um的深槽，淀积第二金属层。通过CMP方法减薄该第二金属层，形成集电极引出电极7。对正面光刻、刻蚀孔介质层，形成接触孔。然后派射第一金属层，光刻、刻蚀该第一金属层形成发射极引出电极8和基极引出电极9。优选实施例二 如图3和图4所示，采用蓝宝石作为衬底I。在衬底I上生长生长N-外延层2。淀积氧化层4，光刻、刻蚀该氧化层形成发射区窗口。然后淀积多晶硅5，N+注入，光刻、刻蚀多晶硅形成发射区引出端。接着注入P+形成外基区引出端。淀积氧化硅层，刻蚀该氧化硅层，在发射区引出端的侧面形成侧墙6。然后做硅化物，淀积孔介质层。对衬底的背面光刻、刻蚀形成深度为衬底厚度减去IOOum的深槽，淀积重掺杂的多晶硅层。通过刻蚀的方法减薄该多晶硅层，形成集电极引出电极7。对正面光刻、刻蚀孔介质层，形成接触孔。然后派射第一金属层，光刻、刻蚀该第一金属层形成发射极引出电极8和基极引出电极9。以上，仅为本专利技术的较佳实施例，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求所界定的保护范 围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有低电阻集电区的双极晶体管，包括衬底，生长在所述衬底正面的外延层，形成在所述外延层上的发射区引出端和外基区引出端，连接所述发射区引出端的发射极引出电极，以及连接所述外基区引出端的基极引出电极；其特征在于：还包括形成在所述衬底背面的集电极引出电极；所述集电极引出电极嵌入衬底且分别对应所述发射极引出电极和基极引出电极。

【技术特征摘要】
1.一种具有低电阻集电区的双极晶体管，包括衬底，生长在所述衬底正面的外延层，形成在所述外延层上的发射区引出端和外基区引出端，连接所述发射区引出端的发射极引出电极，以及连接所述外基区引出端的基极引出电极；其特征在于还包括形成在所述衬底背面的集电极引出电极；所述集电极引出电极嵌入衬底且分别对应所述发射极引出电极和基极引出电极。2.根据权利要求1所述的具有低电阻集电区的双极晶体管，其特征在于硅双极晶体管的外延层为N-外延层,锗娃异质结双极晶体管的外延层为N-外延层和锗娃外延层组成的复合外延层。3.一种具有低电阻集电区的双极晶体管制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 .3.1制备衬底(I)，在所述衬底(I)的正面生长外延层； .3.2在所得结构上淀积氧化层(4)，对所述氧化层进行光刻、刻蚀，形成发射区窗口 ； .3.3在所得结构上淀积多晶硅层，N+注入，光刻、刻蚀所述多晶硅层形成发射区引出端(5);注入P+形成外基区引出端(11)； .3.4淀积氮化硅层或者氧化硅层，刻蚀得到侧墙￠);做硅化物(12)，淀积孔介质层； .3.5在衬底的背面光刻、刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵悦，付军，王玉东，崔杰，张伟，刘志弘，李高庆，许平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：