[发明专利]锗硅异质结双极晶体管多指结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种锗硅异质结双极晶体管多指结构。

背景技术

在射频应用中，需要越来越高的器件特征频率，RFCMOS虽然在先进的工艺技术中可实现较高频率，但还是难以完全满足射频要求，如很难实现40GHz以上的特征频率，而且先进工艺的研发成本也是非常高；化合物半导体可实现非常高的特征频率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺点，加上大多数化合物半导体有毒，限制了其应用。锗硅HBT则是超高频器件的很好选择，首先其利用锗硅与Si的能带差别，提高发射区的载流子注入效率，增大器件的电流放大倍数；其次利用锗硅基区的高掺杂，降低基区电阻，提高特征频率；另外锗硅工艺基本与硅工艺相兼容，因此锗硅HBT已经成为超高频器件的主力军。

如图1所示，现有的锗硅HBT多采用多指结构(multi-finger)以提高电流的驱动能力，其实现方法为以发射极与(或)集电极为中心，两边对称排布，其排布方式为C/BE/BE/BE/B/…C，其中C为集电极、B为基极、E为发射极，B为相邻的两个管子的发射极共用，在多指结构的两端各保留一个集电极，集电极之间通过贯通于整个多指结构下的埋层连接，最终完成多指结构HBT的制作。如图2所示，为现有锗硅HBT多指结构的单体结构示意图，包括了集电区114、基区111、发射区110。集电区114为形成于N型高掺杂埋层102上的中低掺杂的N型外延层，通过衬底101上的N型高掺杂埋层102和有源区中的N型高掺杂集电极引出端(collector pick-up)104以及在层间膜105上的金属接触106连接到金属电极107，N型高掺杂集电极引出端104是通过高剂量、大能量的离子注入形成，N型高掺杂集电极引出端104区域面积较大，因此集电极带来的电容(侧面)比较大。集电区114两侧由浅槽氧化层103进行隔离，由于埋层102面积较大，为了减小集电区和衬底间寄生电容，在器件之间还需在浅槽隔离底部加一个深槽115并填入多晶硅进行隔离。基区111为在位P型掺杂的锗硅外延层，所述基区111通过多晶硅层108接电极引出，所述多晶硅层108底下为氧化硅介质层113。发射区110由一N型重掺杂多晶硅构成，形成于所述基区111上，发射极110的侧壁生长有氧化硅侧壁112，发射区110和所述基区111的接触面大小由氧化硅介质层109形成的窗口决定，在发射区窗口打开时可选择中心集电区局部离子注入，调节锗硅异质结双极晶体管的击穿电压和特征频率。基于频率特性的考虑，当采用多指结构以提高电流的驱动能力时，集电极必须放在整个结构的最外面，如图1所示。

这种多指结构成熟可靠，普遍应用，但主要缺点是：整个多指器件范围内需要有大面积的埋层作为集电极的连接和引出，因此会导致较大的结电容，影响器件的速度。同时由于整个多指结构发射极多，集电极少，电流在埋层以及集电极非常集中，必须把集电结做得很大以防止电流密度过大，因此进一步增大了电容。同理多指结构三极管往往只有两端有两个集电极而不会引入多个集电极以避免增大结面积影响速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅异质结双极晶体管多指结构，能减少电容、使集电极电流更均匀、降低集电极的电流密度和输出电阻、改善频率特性。

为解决上述技术问题，本发明提供的锗硅异质结双极晶体管多指结构，所述多指结构由多个锗硅异质结双极晶体管单体组成，在俯视面上，各所述锗硅异质结双极晶体管的发射极、基极、集电极呈周期性排列，排列方式为C/BEBC/BEBC/BEBC/…/C，其中C标示集电极、B表示基极、E表示发射极、CBEBC表示一个锗硅异质结双极晶体管单体，C为相邻的两个锗硅异质结双极晶体管单体共用；在各所述锗硅异质结双极晶体管的基极和发射极的外周都形成一集电极环绕结构，各所述集电极环绕结构是由两相邻的集电极在所述基极和所述发射极的外周相连接形成。

所述锗硅异质结双极晶体管单体的有源区由浅槽场氧隔离，包括：