专利名称：SiGe HBT晶体管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种SiGe HBT晶体管制造方法以及根据该制造方法获得的SiGeHBT
晶体管。
背景技术：
SiGe基区异质结双极型晶体管(SiGe HBT)是利用SiGe合金特性制成的器件。 SiGe HBT不仅具有Si器件的低成本，同时具有异质结构的高性能。并在相同条件下具有比 Si器件频率更高、速度更快、噪声更低和电流增益更高等特点。然而，在现有技术中，在获得具有较高的击穿电压BVCEO(即，晶体管的基极开路 时，集电极与发射极间的击穿电压)的SiGe HBT器件的同时，往往会损失SiGe HBT晶体管 器件的特征频率Ft ( S卩，使得特征频率Ft降低)。器件的特征频率Ft是指电流增益为1时 的频率，该参数直接影响器件的工作频率，特征频率Ft越高，器件的工作频率越高。作为示 例，图1示出了现有技术的方法所获得的SiGe HBT晶体管的截面图。也就是说，在现有技术的方案中，为了获得较高的击穿电压BVCE0，往往会牺牲 SiGe HBT晶体管的特征频率Ft ；另一方面，为了获得较高的特征频率Ft，往往无法实现较 高的击穿电压BVCEO。因此，希望提出一种方案，使得在获得高击穿电压的器件的同时，并不损失太多的 特征频率Ft，从而使得器件品质的因子Ft*BVCE0(特征频率Ft与击穿电压BVCEO的乘积) 大大优于现有技术的制造方法所获得的器件。
发明内容
为了在获得高击穿电压的器件的同时不过多地牺牲器件的特征频率Ft以提高器 件品质的因子，根据本发明的第一方面，本发明提出了一种SiGe HBT晶体管制造方法，在该 方法中，对集电极区域进行掺杂的步骤包括第一离子注入步骤，用于形成具有第一掺杂浓 度的第一集电极区域；以及第二离子注入步骤，用于形成具有第二掺杂浓度的第二集电极 区域；其中，第一集电极区域和第二集电极区域重叠布置以构成集电极区域，并且第二集电 极区域形成在第一集电极区域之上，并且第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度。根据上述方法，通过利用两步离子注入来将对集电极区域进行掺杂，使得集电 极区域被分成具有不同掺杂浓度的第一集电极区域和第二集电极区域，于是在获得高 击穿电压的器件的同时，并不牺牲太多的器件特征频率Ft，从而使得器件品质的因子 Ft^BVCEO(Ft与BVCEO的乘积)相对于现有技术的方法所获得的器件大大提高。在上述SiGe HBT晶体管制造方法中，在第一离子注入步骤之后执行第二离子注入 步骤。这样，有利于控制工艺流程。在上述SiGe HBT晶体管制造方法中，第二掺杂浓度比第一掺杂浓度大10倍或者 更多。如果第二掺杂浓度比第一掺杂浓度大10倍或者更多，则尤其有利于好的效果，即可 在获得高击穿电压的器件的同时，尽可能少地牺牲器件特征频率Ft。
在上述SiGe HBT晶体管制造方法中，集电极埋层的掺杂浓度大于第二掺杂浓度。 极的掺杂浓度大于第二掺杂浓度。发射极区域的掺杂浓度大于第二掺杂浓度。根据本发明的第二方面，提供了一种根据本发明的第一方面所提供的SiGeHBT晶 体管制造方法制造的SiGe HBT晶体管。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的SiGe HBT晶体管是通过根 据本发明第一方面的SiGe HBT晶体管制造方法制成的，因此，SiGe HBT晶体管的集电极区 域被分成具有不同掺杂浓度的第一集电极区域和第二集电极区域，于是在获得高击穿电压 的器件的同时，并不牺牲太多的器件特征频率Ft，从而使得器件品质的因子Ft*BVCE0(Ft 与BVCEO的乘积)大大提高。
图1示出了现有技术的方法所获得的SiGe HBT晶体管的截面图；图2示出了根据本发明实施例的制造SiGe HBT晶体管的方法中对集电极区域进 行掺杂的步骤的流程图；以及图3示出了本发明实施例的方法所获得的SiGe HBT晶体管的截面图。需要说明的是，附图是示意性的，其用于说明而非限制本发明。并且，附图并非按 比例绘制。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内 容进行详细描述。本发明的核心思想是通过两步离子注入来将现有技术中的集电极区域分成具 有不同掺杂浓度的第一集电极区域和第二集电极区域，于是在获得高击穿电压的器件的同 时，并不损失太多的特征频率Ft，从而使得器件品质的因子Ft*BVCE0(Ft与BVCEO的乘积) 大大优于现有技术的制造方法所获得的器件。现在将参考图2至图3来描述根据本发明的优选实施例。图2示出了根据本发明实施例的制造SiGe HBT晶体管的方法中对集电极区域进 行掺杂的步骤的流程图。在图2所示的对集电极区域进行掺杂的步骤的流程图中，首先执 行第一离子注入步骤以形成具有第一掺杂浓度的第一集电极区域Cl ；随后执行第二离子 注入步骤以形成具有第二掺杂浓度的第二集电极区域C2。本实施例中，除了图2所示的对集电极区域进行掺杂的步骤不同于现有技术的方 法，而其它步骤均同于现有技术，所以，对于其它步骤的描述被省略。并且，在图2所示的流 程中，可以选用任何合适的掺杂离子(即本发明对掺杂离子没有特殊限定)，并且可以选择 任何合适的离子注入条件和离子注入方法(例如可控制离子注入的能量等)，只要能够在 第一离子注入步骤中形成具有第一掺杂浓度的第一集电极区域Cl，并且在第二离子注入步 骤中形成具有第二掺杂浓度的第二集电极区域C2，以使得第二集电极区域C2形成在第一 集电极区域Cl之上，并且使得第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度。图3示出了本发明实施例的制造方法所获得的SiGe HBT晶体管的截面图。如图 2所示，根据本发明实施例的制造方法所获得的SiGe HBT晶体管包括布置在衬底SUB上的集电极埋层BN、布置在集电极埋层BN上的第一集电极区域Cl和第二集电极区域C2、基 极区域B以及发射极区域E。第一集电极区域Cl和第二集电极区域C2的两边布置有隔离 区STI，以便与旁边的半导体器件相互隔离。通过比较图1所示的现有技术的制造方法所获得的SiGe HBT晶体管的截面图与 图3所示的根据本发明实施例的制造方法所获得的SiGe HBT晶体管的截面图，可以看出， 两者的不同之处在于，现有技术中的SiGe HBT晶体管的单一的集电极区域C被分成了两个 部分第一集电极区域Cl和第二集电极区域C2。实际上，如本申请所反复强调的，通过利用图2所示的两步离子注入来将集电极 区域分成具有不同掺杂浓度的第一集电极区域Cl和第二集电极区域C2，于是，可以利用较 少的特征频率Ft的牺牲为代价而获得较高的击穿电压，从而使得SiGe HBT晶体管器件品 质的因子(Ft与BVCEO的乘积)大大提高。如图3所示，虽然其中第一集电极区域Cl和第二集电极区域C2具有大致相同的 厚度(图3所示的从上到小的长度大小)，但是本发明并不限于此，而是可以根据实际器件 性能而适当调整第一集电极区域Cl的厚度和第二集电极区域C2的厚度。在本发明的一个示例中，例如，所形成的SiGe HBT晶体管的发射机E、基极区域 B、第二集电极区域C2、第一集电极区域Cl以及集电极埋层BN的掺杂浓度分别为“le21”、 “Ie19”、“lel7”、“le16”、“lel9”。但是，本发明中各个区域的掺杂浓度并不限于所述示例。 可以对各个区域的掺杂浓度适当调整，但是优选地，发射机E、基极区域B、以及集电极埋层 BN的掺杂浓度均大于第二集电极区域C2和第一集电极区域Cl的掺杂浓度。并且，优选地，第二集电极区域C2的掺杂浓度大于第一集电极区域Cl的掺杂浓 度。特别的，第二集电极区域C2的掺杂浓度(第二掺杂浓度)比第一集电极区域Cl的掺 杂浓度(第一掺杂浓度)大10倍或者更多，则尤其有利于好的效果，即可在获得高击穿电 压的器件的同时，尽可能少地牺牲器件特征频率Ft。本领域技术人员来说可以理解的是，虽然上述实施例以NPN型SiGe HBT晶体管为 示例说明了本发明，但是本发明的方案同样适用于PNP型SiGe HBT晶体管。对于PNP型 SiGe HBT晶体管的情况，只需要将上述实施例中N型掺杂变为P型掺杂并同时将P型掺杂 变为N型掺杂即可。而且，本领域技术人员来说可以理解的是，除了前面描述的集电极区域的结构以 外，本发明对于SiGe HBT晶体管的其它结构并没有具体限制。因此，为了使得本发明变得 清楚以及简明，本申请省略了与现有技术相同的方法和结构的具体描述。此外，本领域技术人员来说可以理解的是，虽然以上述流程中的各个步骤说明了 本发明，但是本发明并不排除除了上述步骤之外其它步骤的存在。本领域技术人员来说可 以理解的是，可在不脱离本发明的范围的情况下，可以在所描述的步骤中加入其它步骤以 形成其它结构或者实现其它目的。对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明 进行各种改变和变形。所描述的实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明；本发明并不 限于所述实施例，而是仅由所附权利要求限定。
权利要求
一种SiGe HBT晶体管制造方法，其特征在于，对集电极区域进行掺杂的步骤包括第一离子注入步骤，用于形成具有第一掺杂浓度的第一集电极区域；以及第二离子注入步骤，用于形成具有第二掺杂浓度的第二集电极区域；其中，第一集电极区域和第二集电极区域重叠布置以构成集电极区域，并且第二集电极区域形成在第一集电极区域之上，并且第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的SiGeHBT晶体管制造方法，其特征在于，在第一离子注入步 骤之后执行第二离子注入步骤。
3.根据权利要求1或2所述的SiGeHBT晶体管制造方法，其特征在于，第二掺杂浓度 比第一掺杂浓度大10倍或者更多。
4.根据权利要求1或2所述的SiGeHBT晶体管制造方法，其特征在于，集电极埋层的 掺杂浓度大于第二掺杂浓度。
5 根据权利要求1或2所述的SiGeHBT晶体管制造方法，其特征在于，基极区域的掺 杂浓度大于第二掺杂浓度。
6.根据权利要求1或2所述的SiGeHBT晶体管制造方法，其特征在于，发射极区域的 掺杂浓度大于第二掺杂浓度。
7.一种根据权利要求1至6之一所述的SiGe HBT晶体管制造方法制造的SiGe HBT晶 体管。
全文摘要
本发明提供了一种SiGe HBT晶体管及其制造方法。根据本发明的SiGe HBT晶体管制造方法，其中对集电极区域进行掺杂的步骤包括第一离子注入步骤，用于形成具有第一掺杂浓度的第一集电极区域；以及第二离子注入步骤，用于形成具有第二掺杂浓度的第二集电极区域；其中，第一集电极区域和第二集电极区域重叠布置以构成集电极区域，并且第二集电极区域形成在第一集电极区域之上，并且第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度。通过两步离子注入来将集电极区域分成具有不同掺杂浓度的第一集电极区域和第二集电极区域，于是在获得高击穿电压的器件的同时，损失较少的特征频率，从而使得器件品质的因子大大提高。
文档编号H01L21/265GK101937846SQ201010278649
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者孙涛 申请人:上海宏力半导体制造有限公司