本发明专利技术公开了一种具有高击穿电压的锗硅异质结双极晶体管结构及其制造方法，包括：在HBT两侧的场氧区中，靠外边缘在部分场氧下有两个N+赝埋层；在N+赝埋层和有源区下方有匹配层；在HBT两侧的场氧区非赝埋层区域和匹配层上方有源区形成集电区；集电区采用非均匀掺杂，场氧之间纵向集电区部分重掺杂，场氧下方横向集电区部分轻掺杂；场氧下N-集电区与匹配层之间相互耗尽，形成横向耗尽区；基区窗口的尺寸等于或大于HBT有源区尺寸；基区窗口介质层采用多晶硅/氧化硅结构；发射区窗口尺寸小于有源区尺寸；发射区窗口介质层采用氮化硅/氧化硅结构；发射极采用氧化硅侧墙；在场氧中制作深孔接触，连接赝埋层，引出集电区电极。本发明专利技术提高整个器件的击穿电压，同时降低纵向PNP寄生晶体管的电流增益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体器件及其制造工艺。
技术介绍
国际上目前已经广泛采用SiGe HBT作为高频大功率功放器件应用于无线通讯产品，如手机中的功率放大器和低噪声放大器等。为了提高射频功率放大器的输出功率，在器件正常工作范围内通过提高工作电流和提高工作电压都是有效的方式。对于用于锗硅HBT，高耐压器件可使电路在相同功率下获得较小电流，从而降低功耗，因而需求广泛。因此在如何保持器件的特征频率的同时进一步提高SiGe HBT耐压越来越成为锗硅HBT器件的研究热点。常规高压HBT击穿电压受浅槽隔离深度限制，集电结耗尽宽度有限，击穿电压很难有大幅度提高。高压SiGe HBT通过拉大N型赝埋层到有源区的距离，提高集电结耗尽区宽度延伸空间，使击穿电压大大提高。但N型赝埋层到有源区的距离不能无限增大，所以在控制N型赝埋层到有源区的距离的同时，采用增加匹配层的方法SiGe HBT击穿电压进一步提高。但由于匹配层的加入，器件中存在纵向PNP寄生晶体管，集电区纵向区域采用轻掺杂，寄生PNP的BETA值较高，影响了 SiGe HBT的性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有高击穿电压的锗硅异质结双极晶体管结构，它可以提高整个器件的击穿电压。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种具有高击穿电压的锗硅异质结双极晶体管结构，包括:在HBT两侧的场氧区中，靠外边缘在部分场氧下有两个N+赝埋层；在奸赝埋层和有源区下方有匹配层；在HBT两侧的场氧区非赝埋层区域和匹配层上方有源区形成集电区；集电区采用非均匀掺杂，场氧之间纵向集电区部分重掺杂，场氧下方横向集电区部分轻掺杂；场氧下N-集电区与匹配层之间相互耗尽，形成横向耗尽区；基区窗口的尺寸等于或大于HBT有源区尺寸；基区窗口介质层采用多晶硅/氧化硅结构；发射区窗口尺寸小于有源区尺寸；发射区窗口介质层采用氮化硅/氧化硅结构；发射极采用氧化硅侧墙；在场氧中制作深孔接触，连接赝埋层，引出集电区电极。本专利技术的有益效果在于:该器件改变了传统HBT BC结的一维耗尽区模式，改变为两维分布，既有向衬底方向的纵向展宽，又有向赝埋层方向的横向延伸，匹配层的加入使得场氧下集电区轻掺杂区域在BC结击穿前全部耗尽，起到分压作用，从而进一步提高整个器件的击穿电压。纵向集电区采用重掺杂，起到减小寄生BETA的作用。本专利技术还提供了上述具有高击穿电压的锗硅异质结双极晶体管结构的制作方法，包括以下步骤:采用高剂量、低能量离子注入形成N+赝埋层；高能量离子注入形成匹配层；低剂量离子注入形成N-集电区；高剂量离子注入形成N+集电区；采用重硼掺杂形成锗硅基区外延；高剂量的N型杂质注入到多晶硅发射极，并利用高温快速热退火进行激活和扩散；在场氧区开深接触孔，淀积Ti/TiN阻挡金属层后，填入钨形成深孔接触作集电极；发射极和外基区都采用硅化物覆盖，降低寄生电阻。采用高剂量、低能量离子注入形成N+赝埋层，注入杂质可为磷或砷；注入的剂量范围为Ie14 le16cm_2，注入能量范围2 50KeV。高能量离子注入形成匹配层，注入剂量由集电区掺杂浓度决定。低剂量离子注入形成N-集电区，注入杂质可为磷或砷。采用重硼掺杂形成锗硅基区外延，锗的分布可以是梯形或三角形分布。在场氧区开深接触孔，淀积Ti/TiN阻挡金属层后，填入钨形成深孔接触作集电极，深阱的深度由隔离场区深度和金属/半导体层间膜的厚度决定。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是具有高击穿电压的SiGe HBT器件结构示意图2是反向偏压下SiGe HBT耗尽区分布仿真结果示意图3 (a)是刻蚀场氧区之后的器件截面图3 (b)是赝埋层注入之后的器件截面图3(c)是匹配层注入之后的器件截面图3(d)是N-集电区注入之后的器件截面图3(e)是N+集电区注入之后的器件截面图3(f)是刻蚀基区窗口之后的器件截面图3 (g)是外延SiGe基区之后的器件截面图3 (h)是刻蚀多晶锗硅基区及介质层之后的器件截面图3(i)是淀积介质层并刻蚀发射区窗口之后的器件截面图3 (j)是淀积多晶硅发射极之后的器件截面图3 (k)是发射极侧墙形成之后的器件截面图3(1)是深接触孔引出赝埋层之后的器件截面图。图中附图标记说明:101-P型衬底，102-场氧区，103-赝埋层，104-匹配层，105-N-集电区，106-N+集电区，107-氧化娃层，108-多晶娃层，109-惨砸SiGe基区，110-氧化娃介质层，111-氣化娃介质层，112-多晶硅发射极，113-侧墙，114-深接触孔。具体实施方式本专利技术提出一种降低高压SiGe HBT器件寄生电流增益的方法，该方法通过增加赝埋层和匹配层来提高器件的击穿电压，集电区分为轻掺杂和重掺杂两部分。在SiGe HBT有源区两侧的场氧区下面制作N型重掺杂赝埋层，在场氧区刻深孔接触，直接连接赝埋层引出集电区，不再需要使用有源区来实现埋层的电极引出，极大地缩减了器件尺寸和面积。SiGe HBT两侧赝埋层之间的区域包括有源区和部分场氧下区域作轻掺杂，通过提高集电区/基区(BC结)之间的结击穿电压而提高HBT的击穿电压BVCE0。该器件改变了传统HBT BC结的一维耗尽区模式，改变为两维分布，既有向衬底方向的纵向展宽，又有向赝埋层方向的横向延伸，匹配层的加入使得场氧下集电区轻掺杂区域在BC结击穿前全部耗尽，起到分压作用，从而进一步提高整个器件的击穿电压。纵向集电区采用重掺杂，起到减小寄生BETA的作用。本专利技术提出一种降低高压SiGe HBT器件寄生电流增益的方法，器件结构如图一所/Jn ο本专利技术提出一种降低高压SiGe HBT器件寄生电流增益的方法，该器件不需要改变集电区的厚度和掺杂浓度，只需要通过增加赝埋层和匹配层来提高器件的击穿电压。该器件弃用常规器件中均匀的NBL，而只在SiGe HBT有源区两侧的场氧区下面制作N型重掺杂赝埋层，在场氧区刻深孔接触，直接连接赝埋层引出集电区，不再需要使用有源区来实现埋层的电极引出。极大地缩减了器件尺寸和面积。SiGe HBT两侧赝埋层之间的区域包括有源区和部分场氧下区域作轻掺杂，通过提高集电区/基区(BC结)之间的结击穿电压而提高HBT的击穿电压BVCEO。该器件改变了传统HBT BC结的一维耗尽区模式，改变为两维分布，既有向衬底方向的纵向展宽，又有向赝埋层方向的横向延伸，匹配层的加入使得场氧下集电区轻掺杂区域在BC结击穿前全部耗尽，起到分压作用，从而进一步提高整个器件的击穿电压。重掺杂的集电区起到减小寄生BETA的作用。本专利技术的具体技术方案:1、在HBT两侧的浅槽隔离高剂量、低能量地注入磷离子，形成赝埋层。由于N型膺埋层离子注入能量较低，其与衬底的结面积较小，因此与衬底的寄生电容较小，不再采用深槽隔离技术。2、膺埋层注入后采用高能量的离子注入在赝埋层和有源区下方形成与集电区注入类型相反的匹配层，匹配层的注入剂量由集电区掺杂浓度决定。3、通过腐蚀去除大部分有源区上的硬掩模层(Hard Mask)，在全部的HBT区域注入中低剂量的磷离子，形成集电区。4、光刻并刻蚀打开集电区注入区域窗口，对纵向集电区采用高剂量离子注入进行重掺杂。5、外延重掺杂的SiGe层作为器件基区，发射区由多晶硅层构成，经过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有高击穿电压的锗硅异质结双极晶体管结构，其特征在于，包括：在HBT两侧的场氧区中，靠外边缘在部分场氧下有两个N+赝埋层；在N+赝埋层和有源区下方有匹配层；在HBT两侧的场氧区非赝埋层区域和匹配层上方有源区形成集电区；集电区采用非均匀掺杂，场氧之间纵向集电区部分重掺杂，场氧下方横向集电区部分轻掺杂；场氧下N?集电区与匹配层之间相互耗尽，形成横向耗尽区；基区窗口的尺寸等于或大于HBT有源区尺寸；基区窗口介质层采用多晶硅/氧化硅结构；发射区窗口尺寸小于有源区尺寸；发射区窗口介质层采用氮化硅/氧化硅结构；发射极采用氧化硅侧墙；在场氧中制作深孔接触，连接赝埋层，引出集电区电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩峰，石晶，钱文生，刘冬华，胡君，段文婷，陈帆，邱慈云，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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