[发明专利]具有提高的击穿电压-截止频率乘积的SiGe异质结双极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及具有提高的击穿电压-截止频率乘积的SiGe异质结双极晶体管(HBT)。

背景技术

双极晶体管为众所周知的结构，其具有发射极、连接到发射极的基极和连接到基极的集电极。发射极具有第一导电型，基极具有第二导电型，并且集电极具有第一导电型。例如，npn双极晶体管具有n型发射极、p型基极和n型集电极，而pnp双极晶体管具有p型发射极、n型基极和p型集电极。

当发射极和基极分别由诸如硅和锗的不同半导体材料构成时，该接合部称为异质结。异质结限制了可从基极注入到发射极的空穴的数目。限制注入的空穴的数目允许增加基极的掺杂剂浓度，这进而降低了基极电阻并且增加了晶体管的最大频率。

图1示出了说明现有技术SiGe异质结双极结构100实例的横截面视图。如在图1中所示，双极结构100包括氧化物上硅(SOI)晶片110，该晶片110具有硅支撑晶片112；碰触硅支撑晶片112的掩埋绝缘层114；以及碰触埋入绝缘层114的单晶硅衬底116。硅衬底116依次具有重度掺杂的p导电型(p+)掩埋区域120和重度掺杂的n导电型(n+)掩埋区域122。

如在图1中进一步所示，双极结构100包括碰触硅衬底116的顶表面的单晶硅外延结构130。除向外扩散的区域之外，外延结构130具有极低的掺杂剂浓度。例如，若干个p型原子从p+掩埋层120向外扩散至外延结构130，以及若干个n型原子从n+掩埋层122向外扩散至外延结构130。在本实例中，外延结构130为极轻度掺杂的n导电型(n---)区域，不包括向外扩散的区域。

双极结构100也包括碰触外延结构130的若干个浅沟道隔离结构132，和碰触外延结构130并且延伸通过外延结构130与硅衬底116以碰触掩埋绝缘层114的深沟道隔离结构134。掩埋绝缘层114和深沟道隔离结构134形成电气隔离的单晶硅区域136和横向相邻的电气隔离的单晶硅区域138。

此外，双极结构100包括轻度掺杂的p导电型(p-)区域140和轻度掺杂的n导电型(n-)区域142，其中p导电型(p-)区域140从硅外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130，以碰触p+掩埋区域120，n导电型(n-)区域142从硅外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130，以碰触n+掩埋区域122。

双极结构100也包括p导电型下沉区域144和n导电型下沉区域146，其中p导电型下沉区域144从硅外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130至p+掩埋区域120，n导电型下沉区域146从硅外延结构130的顶表面向下延伸通过外延结构130至n+掩埋区域122。

下沉区域144包括重度掺杂的p导电型(p+)表面区域和中等掺杂的p导电型(p)较低区域，而下沉区域146包括重度掺杂的n导电型(n+)表面区域和中等掺杂的n导电型(n)较低区域。

进一步地，双极结构100包括碰触并且位于硅外延结构130上的SiGe外延结构150、浅沟道隔离结构132、p-区域140以及碰触并且位于硅外延结构130上的SiGe外延结构152、浅沟道隔离结构132和n-区域142。

SiGe外延结构150具有若干层，其包括最上面的层和碰触并且位于最上面的层之下的层。最上面的层具有中心区域154，和碰触中心区域154的外部区域。中心区域154具有由向外扩散造成的重度掺杂剂浓度和p导电型(p+)。在本实例中，水平围绕中心区域154的外部区域具有极低的掺杂剂浓度和n导电型(n---)。

碰触并位于最上面的层之下的层依次包括锗。该层也具有重度掺杂剂浓度和n导电型(n+)。此外，SiGe外延结构150包括单晶活跃区域、多晶硅接触区域和将单晶活跃区域连接到多晶硅接触区域的连结区域。

类似地，SiGe外延结构152具有若干层，其包括最上面的层和碰触并且位于最上面的层之下的层。最上面的层具有中心区域156，和碰触中心区域156的外部区域。中心区域156具有由向外扩散造成的重度掺杂剂浓度和n导电型(n+)。在本实例中，水平围绕中心区域156的外部区域具有极低的掺杂剂浓度和n导电型(n---)。

碰触最并位于最上面的层之下的层包括锗。该层也具有重度掺杂剂浓度和p导电型(p+)。此外，SiGe外延结构152包括单晶活跃区域、多晶硅接触区域和将单晶活跃区域和多晶硅接触区域连接的连结区域。