提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法

文档序号:7156888
专利名称:提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法
技术领域
本发明涉及硅(Si)基材料的生长工艺及器件制作,特别是指一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法。
背景技术
在Si基电子器件和光电子器件的制作中,掺杂是很重要的一道工艺,目前主要掺杂方法有扩散、离子注入和原位掺杂。前两种方法都需要高温过程,而原位掺杂是在外延生长的过程中直接掺入所需要的杂质。由于它是在外延生长过程中完成的,无需别的过程,特别是不要高温过程而受到人们的偏爱。但是原位掺杂有时也有它的局限性。如有的杂质的掺杂浓度达不到器件制作的要求。在用化学汽相淀积(CVD)(包括超高真空化学汽相淀积(UHVCVD))或气体源分子束外延(GSMBE)生长n型Si层时,磷(P)是常用的掺杂元素(掺杂时常用磷烷(PH3)作为反应掺杂气体),我们的研究发现其最高的掺杂载流子浓度约为5E18/cm2,其它研究者也有类似的报道。在有的器件制作中,这样的浓度还不能满足要求,例如,用它做欧姆接触层时,为了制作好的欧姆接触,减小串连电阻等,有必要进一步提高载流子浓度,人们常用的手段是再进行离子注入和退火。我们的研究表明,在硅锗(SiGe)合金生长过程中进行原位掺P,可以得到比Si中掺P高的载流子浓度。这说明锗(Ge)对掺杂有诱导增强的作用,所以我们又做了更深入的研究,我们在生长原位掺P的n型Si层时,加入少量的Ge,研究了Ge的加入对载流子浓度的影响。研究表明,即使加入的Ge的量很少,也能有效地提高载流子的浓度。所以我们提出本发明专利。

发明内容
本发明专利的目的是提供一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法,用以满足器件制作的需要。其核心思想是生长Si基器件材料的过程中,在生长n型Si层时,掺入少量Ge,从而达到提高载流子浓度,降低电阻的目的,而同时Ge的加入不影响或基本不影响器件的性能。
本实用新型专利是通过如下方法实现的本发明一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法,其特征在于,包括如下步骤它是在进行原位掺杂生长n型硅的过程中掺入锗来实现的。
其中用化学汽相淀积方法或气体源分子束外延方法生长n型硅时,用硅烷或乙硅烷作为硅源,用磷烷作为n型掺杂气体,同时加入少量的锗烷,用以增强掺杂,提高n型掺杂浓度。
其中在在生长的n型硅层中,锗的含量少于5%,从而基本上不改变硅材料的性质。
其中用n型的锗组分较低的锗化硅层代替n型的硅层,以达到提高载流子浓度、减小电阻。


为进一步说明本发明的技术内容,以下结合实施例及附图对本发明作一详细的描述,其中图1是制作硅锗/硅(SiGe/Si)异质结双极晶体管(HBT)的材料截面示意图。
具体实施例方式
请参阅图1所示,本发明一种诱导增强掺杂的方法,包括如下步骤在衬底01上,先后生长n型Si收集区接触层02、n型Si收集区层03、p型硅锗(SiGe)基区层04、n型Si发射区层05和n型Si发射极欧姆接触层06。如果生长的材料表面的n型Si发射极欧姆接触层06的载流子浓度不是足够高,为实现好的欧姆接触,减小电阻,人们常用离子注入的方法来提高其载流子浓度,这样,增加了工艺过程,而且要经过高温退火过程来激活杂质原子,对材料及器件的性能造成影响。或者人们采用重掺杂的n型多晶Si来代替n型单晶Si欧姆接触层。如果在生长表面的n型发射极欧姆接触层06时,掺入少量的Ge,就能提高其载流子浓度,可以直接在上面制作好的欧姆接触,这样可以避免离子注入引入的损伤,同时避免了高温退火引起的材料应变驰豫等。当然,在生长收集区接触层02时,也可以掺入适量的Ge。由于引入Ge的含量很低就可以达到提高载流子浓度的目的,而不会对器件的性能造成大的影响。
其中用化学汽相淀积方法或气体源分子束外延方法生长n型硅时,用硅烷或乙硅烷作为硅源,用磷烷作为n型掺杂气体,同时加入少量的锗烷,用以增强掺杂,提高n型掺杂浓度。
其中在在生长的n型硅层中,锗的含量少于5%,从而基本上不改变硅材料的性质。
其中用n型的锗组分较低的锗化硅层代替n型的硅层,以达到提高载流子浓度、减小电阻。
权利要求
1.一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法,其特征在于,包括如下步骤它是在进行原位掺杂生长n型硅的过程中掺入锗来实现的。
2.根据权利要求1所述的一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法,其特征在于,其中用化学汽相淀积方法或气体源分子束外延方法生长n型硅时,用硅烷或乙硅烷作为硅源,用磷烷作为n型掺杂气体,同时加入少量的锗烷,用以增强掺杂,提高n型掺杂浓度。
3.根据权利要求1所述的一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法,其特征在于,其中在在生长的n型硅层中,锗的含量少于5%,从而基本上不改变硅材料的性质。
4.根据权利要求1所述的一种提高n型硅原位掺杂载流子浓度的方法,其特征在于,其中用n型的锗组分较低的锗化硅层代替n型的硅层,以达到提高载流子浓度、减小电阻。
全文摘要
一种提高n型硅(Si)原位掺杂浓度的方法,它是在进行Si原位掺杂生长的过程中掺入锗(Ge)来实现。也可以说,它是生长n型原位掺杂的Ge组分较低的SiGe材料代替n型Si材料,以达到提高载流子浓度、减小电阻等目的。
文档编号H01L21/205GK1531024SQ0311995
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月10日 优先权日2003年3月10日
发明者成步文 申请人:中国科学院半导体研究所
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