專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包含襯底和由硅形成的半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有連續(xù)地包含至少第一和第二半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)，并具有第一導(dǎo)電類型的表面區(qū)域，該表面區(qū)域設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道為與該第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，其中該表面區(qū)域設(shè)有用于該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二導(dǎo)電類型的源區(qū)和漏區(qū)；設(shè)有插在所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間的低摻雜濃度的溝道區(qū)，該溝道區(qū)形成第二半導(dǎo)體層的一部分；并設(shè)有第一導(dǎo)電類型的掩埋半導(dǎo)體區(qū)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)位于該溝道區(qū)下且摻雜濃度遠(yuǎn)高于該溝道區(qū)的摻雜濃度，并且該掩埋半導(dǎo)體區(qū)形成第一半導(dǎo)體層的一部分。本發(fā)明還涉及這種器件的制造方法。需要指出，術(shù)語(yǔ)“溝道”應(yīng)該理解成指源與漏之間的薄導(dǎo)電區(qū)域，其是在晶體管工作期間形成的。術(shù)語(yǔ)“表面區(qū)域”應(yīng)該理解成在其表面的半導(dǎo)體本體的一部分，該表面區(qū)域尤其包含溝道區(qū)以及其中將形成的溝道。
從2001年8月7日出版的美國(guó)專利說(shuō)明書US 6271551已知這種器件與方法。在所述文件中，描述了一種MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管，該晶體管包含輕摻雜溝道區(qū)，以及所述溝道區(qū)下方的重?fù)诫s掩埋區(qū)，例如NMOS晶體管中的p型，其用作接地區(qū)。由此，一方面，該晶體管在溝道區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)高遷移率，而另一方面，所謂的短溝道效應(yīng)受到抑制，因此閾值電壓的變化以及所謂擊穿(punch through)效應(yīng)的出現(xiàn)被排除。在已知的晶體管中，在溝道區(qū)和顯著地被掩埋的p型區(qū)之間存在包含SiGe的半導(dǎo)體區(qū)，其結(jié)果為從掩埋區(qū)到溝道區(qū)的不期望的擴(kuò)散受到抑制。溝道區(qū)和掩埋區(qū)都形成半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)的一部分。掩埋區(qū)形成為注入半導(dǎo)體層，溝道區(qū)由與所述半導(dǎo)體本體的表面毗鄰的半導(dǎo)體本體的層狀部分形成。該已知器件非常適于制造用于高頻信號(hào)處理與/或數(shù)字邏輯應(yīng)用的包含CMOS(互補(bǔ)MOS)電路的IC(集成電路)。
該已知器件的缺點(diǎn)在于其無(wú)法勝任高頻范圍的許多應(yīng)用，例如移動(dòng)電話或光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。
因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種適用于所述應(yīng)用且非常容易制造的器件。
為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明，在開篇段落中提及類型的器件的特征在于，半導(dǎo)體本體不僅設(shè)有所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還設(shè)有雙極晶體管，該雙極晶體管包含分別具有第二、第一和第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，發(fā)射區(qū)形成于第二半導(dǎo)體層內(nèi)且基區(qū)形成于第一半導(dǎo)體層內(nèi)。本發(fā)明首先是基于下述認(rèn)識(shí)，即，除了信號(hào)處理裝置之外，所述應(yīng)用經(jīng)常需要傳輸與/或接收電路。
雙極晶體管適用于這種目的，且本發(fā)明進(jìn)一步基于下述認(rèn)識(shí)，即，一方面，將這種雙極晶體管集成到包含(多個(gè))MOS晶體管的器件中有益于具有高頻性能的雙極晶體管，且另一方面，這種集成可以通過(guò)非常簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。這可以歸結(jié)于下述兩個(gè)事實(shí)重?fù)诫s的(優(yōu)選δ(delta)摻雜)的基區(qū)改善了雙極晶體管的高頻性能；且雙極晶體管的基區(qū)可以與MOS晶體管的重?fù)诫s掩埋區(qū)同時(shí)形成，由此使得制造工藝保持簡(jiǎn)單。本發(fā)明進(jìn)一步基于下述認(rèn)識(shí)，即，發(fā)射區(qū)也可以容易地形成于第二半導(dǎo)體層內(nèi)。為了允許MOS晶體管作為溝道區(qū)工作，該層應(yīng)該是輕摻雜的；且通過(guò)以高濃度將期望的雜質(zhì)引入所述層內(nèi)，相反導(dǎo)電類型的重?fù)诫s發(fā)射區(qū)可以容易地局部形成于所述層內(nèi)。
本發(fā)明最后是基于下述認(rèn)識(shí)，即，第一半導(dǎo)體層內(nèi)或其附近的Si與Ge混合晶體不僅有益于MOS晶體管，還可用于所形成的雙極晶體管。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的優(yōu)選實(shí)施方案中，第一和第二半導(dǎo)體層都通過(guò)外延形成。盡管這些半導(dǎo)體層都還可以選擇通過(guò)例如離子注入形成，但使用外延方法提供了各種重要的優(yōu)點(diǎn)。后一種技術(shù)特別地可以實(shí)現(xiàn)，為第一半導(dǎo)體層提供非常高濃度的摻雜，并提供具有δ形狀(也稱為尖鋒形)的摻雜分布。此外，MOS晶體管和雙極晶體管都可以通過(guò)主流外延工藝容易地形成，其中期望的隔離區(qū)也可以容易地形成。這種情況下，該器件的兩個(gè)部分都是所謂的差分類型，這意味著MOS晶體管以及雙極晶體管的部分位于隔離區(qū)上方，這些部分包含非單晶材料。
優(yōu)選地，第一半導(dǎo)體層包含硅和鍺的混合晶體，第二半導(dǎo)體層含有硅。所述層可用于MOS晶體管中以實(shí)現(xiàn)公知的擴(kuò)散阻擋的功能，而SiGe由于其在所述晶體管中更小的帶隙，進(jìn)一步改善了雙極晶體管的高頻性能。第一半導(dǎo)體層的厚度或者鄰接所述第一半導(dǎo)體層并優(yōu)選地位于其下側(cè)的含有SiGe的又一半導(dǎo)體層的厚度，優(yōu)選地選擇為使得晶格常數(shù)小于含SiGe層的、含硅第二半導(dǎo)體層受到機(jī)械應(yīng)力。這種應(yīng)力增大了溝道區(qū)內(nèi)載流子的遷移率，使得該MOS晶體管的高頻性能得到改善，而在雙極晶體管的位置沒有任何負(fù)面影響。
在一個(gè)有利的修改中，包含硅和鍺混合晶體的另一個(gè)半導(dǎo)體層位于該第一半導(dǎo)體層下方或者位于毗鄰所述第一半導(dǎo)體層的所述又一個(gè)半導(dǎo)體層下方，其中鍺的含量向該第一半導(dǎo)體層的方向，從零逐漸增加到該第一半導(dǎo)體層內(nèi)的鍺含量。這種緩沖層排除了半導(dǎo)體本體內(nèi)晶體損傷的發(fā)展，或者至少排除了伴隨這種晶體損傷的缺陷可以到達(dá)MOS晶體管或雙極晶體管的有源區(qū)并對(duì)其性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
如前所述，該第一半導(dǎo)體層優(yōu)選地具有第一導(dǎo)電類型的摻雜元素的這樣的濃度分布，其在厚度方向上是δ或尖鋒形。含SiGe的第一半導(dǎo)體層的部分由此位于該MOS晶體管的掩埋區(qū)和溝道區(qū)之間，并因此可以用作二者之間的擴(kuò)散阻擋。
雙極晶體管的發(fā)射區(qū)優(yōu)選地通過(guò)局部地將適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)引入該第二半導(dǎo)體層而形成，優(yōu)選地通過(guò)從上覆的多晶硅區(qū)域向外擴(kuò)散。優(yōu)選地，該MOS晶體管的溝道電勢(shì)可通過(guò)電阻區(qū)，即圍繞該MOS晶體管的所謂阱區(qū)而得到控制。由于電子的遷移率遠(yuǎn)高于空穴，該MOS晶體管優(yōu)選地為NMOS晶體管，該雙極晶體管優(yōu)選地為NPN晶體管。
一種包含襯底和由硅形成的半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體本體具有連續(xù)地包含至少第一和第二半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)，并具有第一導(dǎo)電類型的表面區(qū)域，該表面區(qū)域設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道為與該第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，其中該表面區(qū)域設(shè)有用于該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二導(dǎo)電類型的源區(qū)和漏區(qū)；設(shè)有-插在所述漏區(qū)之間的-低摻雜濃度的溝道區(qū)，該溝道區(qū)形成為該第二半導(dǎo)體層的一部分；并設(shè)有第一導(dǎo)電類型的掩埋半導(dǎo)體區(qū)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)位于該溝道區(qū)之下且摻雜濃度遠(yuǎn)高于所述溝道區(qū)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)形成為該第一半導(dǎo)體層的一部分，根據(jù)本發(fā)明的該制造方法的特征在于，該半導(dǎo)體本體不僅設(shè)有該場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還設(shè)有雙極晶體管，該雙極晶體管具有分別為第二、第一和第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，該發(fā)射區(qū)形成于該第二半導(dǎo)體層內(nèi)且該基區(qū)形成于該第一半導(dǎo)體層內(nèi)。
優(yōu)選地，該第一和第二半導(dǎo)體層都通過(guò)外延形成，該第一半導(dǎo)體層由Si和Ge的混合晶體形成，該第二半導(dǎo)體層由Si形成。在包含SiGe的層下，優(yōu)選地形成了組分漸變的包含SiGe的緩沖層。該外延過(guò)程可以有利地被中斷一次或多次，以形成用于該MOS晶體管和雙極晶體管的電學(xué)隔離的隔離區(qū)，或者形成集電區(qū)或所謂的阱區(qū)。
參考下文中描述的實(shí)施方案，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見并得到闡述。


圖1為垂直于厚度方向的根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體器件的實(shí)施方案的示意性剖面視圖；圖2示出了不同漏電壓時(shí)線性刻度下，圖1器件的MOS晶體管的標(biāo)準(zhǔn)化電流(Id)與柵電壓(Vg)的函數(shù)關(guān)系；圖3示出了對(duì)數(shù)刻度下圖2的結(jié)果；圖4示出了圖1器件的雙極晶體管的截止頻率(fT)與電流密度(J)的函數(shù)關(guān)系；圖5示出了圖1器件的雙極晶體管的電流密度(J)與基極-發(fā)射極電壓(Vbe)的函數(shù)關(guān)系；圖6示出了圖1器件的雙極晶體管的電流增益(β)與電流密度(J)的函數(shù)關(guān)系；以及圖7至9為通過(guò)根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施方案，制造過(guò)程的連續(xù)階段圖1器件的垂直于厚度方向的示意性剖面視圖。
這些附圖未按比例繪制，為了清楚起見而顯著夸大一些尺寸。盡可能地，相應(yīng)的區(qū)域或部分使用相同的陰影與相同的參考數(shù)字表示。
圖1為垂直于厚度方向的根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體器件的實(shí)施方案的示意性剖面視圖。本示例的器件10包含(見圖1)在該情形中為p型硅襯底的襯底11以及包含第一半導(dǎo)體層2和第二半導(dǎo)體層3的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)，其中第一半導(dǎo)體層2在此由SiGe形成且是p型摻雜的，第二半導(dǎo)體層3在此由Si形成且是輕摻雜的，MOS晶體管M和雙極晶體管B都形成在該半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)中。這種情況下，在該第一半導(dǎo)體層2和該襯底之間存在該半導(dǎo)體層的另一部分，該又一部分連續(xù)地包括由SiGe形成的另一個(gè)n型半導(dǎo)體層9，其Ge含量從約為零增加到約為該第一半導(dǎo)體層2的Ge含量，以及由SiGe形成的又一個(gè)n型半導(dǎo)體層8，其Ge含量等于第一半導(dǎo)體層1的Ge含量，即這種情況下約為25at.％。該半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)通過(guò)外延形成。
該外延生長(zhǎng)工藝在生長(zhǎng)所述又一個(gè)半導(dǎo)體層8與所述另一個(gè)半導(dǎo)體層9之間第一次被中斷，以便通過(guò)適當(dāng)?shù)木植侩x子注入局部地形成掩埋集電極連接區(qū)5C1。在形成該又一個(gè)半導(dǎo)體層8之后，生長(zhǎng)工藝第二次被中斷，以便在該階段在半導(dǎo)體本體1的表面內(nèi)形成凹陷的隔離區(qū)20，該情形中為所謂的溝槽隔離區(qū)20。在該階段，還在將形成MOS晶體管的位置在半導(dǎo)體本體1內(nèi)形成p型阱區(qū)6，在將形成雙極晶體管的位置形成重?fù)诫s的集電區(qū)5C，這兩個(gè)區(qū)域都是通過(guò)恰當(dāng)?shù)木植侩x子注入形成的。在第一半導(dǎo)體層2下，存在薄的輕摻雜的緩沖層12，該緩沖層12的SiGe含量與第一半導(dǎo)體層2的相同。
第一半導(dǎo)體層2具有尖鋒形或δ形的p型摻雜分布22，其結(jié)果為，該層的部分2A在NMOS晶體管M的位置形成重?fù)诫s的p型接地區(qū)2A，另一個(gè)部分5B在雙極晶體管B的位置形成重?fù)诫s基區(qū)5B。這種情形下包含“應(yīng)變”硅的第二半導(dǎo)體層3的部分3A形成MOST M的溝道區(qū)3A，在另一個(gè)部分內(nèi)，發(fā)射區(qū)5A通過(guò)從多晶硅區(qū)5A1向外擴(kuò)散恰當(dāng)?shù)?此處為n型)摻雜原子而形成于雙極晶體管B的位置，該多晶硅區(qū)5A1用作發(fā)射極連接區(qū)5A1。在所述區(qū)域內(nèi)，還形成基極連接區(qū)5B1，其通過(guò)絕緣隔離物15與發(fā)射極5分離。MOS晶體管M進(jìn)一步包含柵電極14，柵電極14此處也由多晶硅形成，其通過(guò)此處由二氧化硅形成的柵極電介質(zhì)16與溝道區(qū)3A分離，并由絕緣隔離物17界定。與其相鄰的源區(qū)和漏區(qū)4A、4B設(shè)有延伸直至柵極電介質(zhì)16的淺的輕摻雜擴(kuò)展區(qū)。
本示例的器件10具有優(yōu)良的高頻性能，非常適合于用于諸如移動(dòng)電話、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)和防撞機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用的IC。器件10的雙極部分于是用作高頻發(fā)射/接收部分，而(C)MOS部分用于高頻信號(hào)處理。此外，該器件非常適合于未來(lái)亞微米工藝技術(shù)中的進(jìn)一步微型化，且在任何情況下都可以非常容易地制造，這將在下文中得到更加詳細(xì)的解釋。首先，在下文中將進(jìn)一步闡述根據(jù)本發(fā)明的器件10的優(yōu)越性能。
圖2示出了不同漏電壓時(shí)在線性刻度下，圖1器件的MOS晶體管的規(guī)一化電流(Id)與柵電壓(Vg)的函數(shù)關(guān)系，而圖3示出了對(duì)數(shù)刻度下的相同結(jié)果。曲線23、33是在50mV的漏電壓Vd下獲得的，而對(duì)于曲線24、34，該電壓V為1V。具體地，從圖3可以得出，亞閾值斜率為85mV/decade，漏致勢(shì)壘降低(DIBL)為23mV。這些數(shù)值表明根據(jù)本發(fā)明的器件中對(duì)短溝道效應(yīng)的優(yōu)良控制。對(duì)于許多已知的方案，應(yīng)該認(rèn)為無(wú)法獲得這些數(shù)值。
圖4示出了圖1器件的雙極晶體管的截止頻率(fT)與電流密度(J)的函數(shù)關(guān)系。該圖的結(jié)果曲線41表明，該雙極晶體管具有非常優(yōu)越的高頻特性。最大截止頻率fT超過(guò)250GHz。
圖5示出了在正向激活模式中，圖1器件的雙極晶體管的電流密度(J)與基極-發(fā)射極電壓(Vbe)的函數(shù)關(guān)系。曲線51對(duì)應(yīng)于集電極電流Ic，曲線52對(duì)應(yīng)于基極電流Ib，而關(guān)聯(lián)的集電極-基極電壓為零。該所謂的Gummel曲線圖表明該雙極晶體管具有基本上理想的性能。
圖6示出了圖1器件的雙極晶體管的電流增益(β)與電流密度(J)的函數(shù)關(guān)系。曲線61表明在大的電流密度范圍內(nèi)可以獲得超過(guò)100的高增益。
本示例的器件10例如可以按照下述方式制造。
圖7至9為通過(guò)根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施方案，在制造過(guò)程的連續(xù)階段中垂直于厚度方向的圖1器件的示意性剖面視圖。起始材料使用了(見圖7)由硅形成的p型襯底11。在該襯底上，提供了厚度為3500nm的包含Si-Ge的n型緩沖層9，其Ge含量從約為0at.％增加到約為35at.％。接著，生長(zhǎng)過(guò)程被中斷，且通過(guò)掩模局部地形成用于將形成的雙極晶體管B的n+連接區(qū)5C1。隨后，提供500nm厚的Si-Ge層8，其Ge含量約為35at.％。
隨后(見圖8)，形成隔離區(qū)20，其在此的形式為所謂的溝槽隔離區(qū)20，該溝槽隔離區(qū)20凹陷于半導(dǎo)體本體內(nèi)且例如填充了二氧化硅。接著，通過(guò)涂覆在該情形中為n型Si-Ge的緩沖層80，繼續(xù)該外延工藝。隨后，通過(guò)局部離子注入以及適當(dāng)?shù)难谀?，將p型阱區(qū)6形成于將形成MOS晶體管M的位置，n+型集電區(qū)81形成于將形成雙極晶體管B的位置。
隨后(見圖9)，通過(guò)提供由Si-Ge形成的、厚度為20至40nm的第一半導(dǎo)體層2而繼續(xù)該生長(zhǎng)過(guò)程，Ge含量與Si-Ge層8的相同。在其生長(zhǎng)過(guò)程中，層2被提供p型摻雜元素的高摻雜尖鋒22，該p型元素在此為硼原子。接著，通過(guò)生長(zhǎng)應(yīng)變硅形成的第二半導(dǎo)體層3而完成該生長(zhǎng)過(guò)程，該第二半導(dǎo)體層3為輕摻雜(p型)且厚度為5至10nm。
接著(見圖1)，按照本身已知的方式，通過(guò)添加缺少的部分而完成待形成的MOS晶體管M和雙極晶體管B，在描述本示例的器件10的上文中已經(jīng)提到這些部分。少數(shù)部分未在圖中提及和示出，這些部分包括連接導(dǎo)體、無(wú)論是否為焊盤形式的接觸金屬化、以及所述接觸金屬化所需的一個(gè)或多個(gè)絕緣的與/或?qū)щ姷呐c/或半導(dǎo)體的層，以及可能使用或不使用的鈍化與/或保護(hù)層。在例如劃片的分離工藝之后，獲得準(zhǔn)備好用于最后組裝的單個(gè)器件10。
本發(fā)明不限于上文給出的示范性實(shí)施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行許多變形和修改。例如，本發(fā)明不僅可以用于BiMOS，還可以用于雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(BiCMOS)集成電路(IC)。本發(fā)明還可以與PNP晶體管組合應(yīng)用于PMOS晶體管。還需指出，還可以選擇利用通過(guò)硅局部氧化(LOCOS)技術(shù)獲得的隔離區(qū)代替STI隔離區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的器件的結(jié)構(gòu)可形成為包含一個(gè)或多個(gè)臺(tái)面形狀的部分，還可以形成為(基本上)完全平面。除了Si-Ge混合晶體之外，還可以有利地利用其他混合晶體，例如Si和C的混合晶體。
至于根據(jù)本發(fā)明的方法，同樣地存在許多變形和修改。例如，發(fā)射區(qū)的重?fù)诫s部分可以選擇通過(guò)從原位摻雜多晶硅向外擴(kuò)散或者通過(guò)氣相摻雜而形成。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件(10)，包含襯底(11)和由硅形成的半導(dǎo)體本體(1)，該半導(dǎo)體本體(1)具有連續(xù)地包含至少第一和第二半導(dǎo)體層(2、3)的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)，并具有第一導(dǎo)電類型的表面區(qū)域，該表面區(qū)域設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)具有與該第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的溝道，其中該表面區(qū)域設(shè)有用于該場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)的第二導(dǎo)電類型的源區(qū)和漏區(qū)(4A、4B)；設(shè)有插在所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間的低摻雜濃度的溝道區(qū)(3A)，該溝道區(qū)(3A)形成該第二半導(dǎo)體層(3)的一部分；并設(shè)有第一導(dǎo)電類型的掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)位于該溝道區(qū)(3A)之下且摻雜濃度遠(yuǎn)高于該溝道區(qū)(3A)的摻雜濃度，并且該掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)形成第一半導(dǎo)體層(2)的一部分，該半導(dǎo)體器件(10)的特征在于，半導(dǎo)體本體(1)不僅設(shè)有所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)，還設(shè)有雙極晶體管(B)，該雙極晶體管(B)具有分別為第二、第一和第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)(5A、5B、5C)，所述發(fā)射區(qū)(5A)形成于第二半導(dǎo)體層(3)內(nèi)且所述基區(qū)(5B)形成于第一半導(dǎo)體層(2)內(nèi)。
2.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，該第一和第二半導(dǎo)體層(2、3)通過(guò)外延形成。
3.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，該第一半導(dǎo)體層(2)包含硅和鍺的混合晶體，該第二半導(dǎo)體層(3)包含硅。
4.權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，該第一半導(dǎo)體層(2)的厚度或者含有硅和鍺混合晶體并鄰接該第一半導(dǎo)體層(2)、優(yōu)選地位于其下側(cè)的又一半導(dǎo)體層(8、9)的厚度，選擇為使得該第二半導(dǎo)體層(3)受到機(jī)械應(yīng)力。
5.權(quán)利要求3或4所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，在該第一半導(dǎo)體層(2)下方并且在毗鄰所述第一半導(dǎo)體層的又一半導(dǎo)體層(8)下方，設(shè)置包含硅和鍺混合晶體的另一半導(dǎo)體層(9)，其中鍺的含量向該第一半導(dǎo)體層(2)的方向，從零逐漸增加到該第一半導(dǎo)體層(2)的鍺含量。
6.任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，該第一半導(dǎo)體層(2)具有在厚度方向上具有δ特征的第一導(dǎo)電類型的摻雜原子的濃度分布。
7.任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，通過(guò)將第二導(dǎo)電類型的摻雜原子引入第二半導(dǎo)體層(3)，在所述第二半導(dǎo)體層(3)內(nèi)形成所述雙極晶體管(B)的發(fā)射區(qū)(5A)。
8.任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，該MOS晶體管的溝道電勢(shì)可通過(guò)作為圍繞該MOS晶體管的所謂阱區(qū)的形成電阻的連接區(qū)，得到控制。
9.任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體器件(10)，其特征在于，該第一導(dǎo)電類型為p型導(dǎo)電類型，其結(jié)果為該MOS晶體管(M)為NMOS晶體管，該雙極晶體管(B)為NPN晶體管。
10.一種制造半導(dǎo)體器件(10)的方法，該半導(dǎo)體器件(10)包含襯底(11)和由硅形成的半導(dǎo)體本體(1)，該半導(dǎo)體本體(1)具有連續(xù)地包含至少第一和第二半導(dǎo)體層(2、3)的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)，并具有第一導(dǎo)電類型的表面區(qū)域，該表面區(qū)域設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)具有與該第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的溝道，其中該表面區(qū)域設(shè)有用于該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二導(dǎo)電類型的源區(qū)和漏區(qū)(4A、4B)；設(shè)有插在所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間的低摻雜濃度的溝道區(qū)(3A)，形成該溝道區(qū)(3A)使其形成為該第二半導(dǎo)體層(3)的一部分；并設(shè)有第一導(dǎo)電類型的掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)位于該溝道區(qū)(3A)之下且摻雜濃度遠(yuǎn)高于所述溝道區(qū)(3A)，形成該掩埋半導(dǎo)體區(qū)使其形成為該第一半導(dǎo)體層(2)的一部分，該方法的特征在于，該半導(dǎo)體本體(1)不僅設(shè)有所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)，還設(shè)有雙極晶體管(B)，該雙極晶體管(B)具有分別為第二、第一和第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)(5A、5B、5C)，該發(fā)射區(qū)(5A)形成于該第二半導(dǎo)體層內(nèi)(3)且該基區(qū)(5B)形成于該第一半導(dǎo)體層(2)內(nèi)。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該第一和第二半導(dǎo)體層(2、3)通過(guò)外延形成。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該第一半導(dǎo)體層(2)由硅和鍺的混合晶體形成，該第二半導(dǎo)體層(3)由硅形成。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該第一半導(dǎo)體層(2)下方并且在毗鄰的、由硅和鍺的混和晶體形成的又一半導(dǎo)體層(8)下方，由硅和鍺的混合晶體形成另一半導(dǎo)體層(9)，其鍺的含量向該第一半導(dǎo)體層(2)的方向增加。
14.權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，該半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)的外延生長(zhǎng)被中斷一次或更多次，用于為該MOS晶體管(M)和雙極晶體管(B)的電學(xué)隔離提供隔離區(qū)(20)，或者用以形成集電區(qū)(5C)的部分(5C1)或用以形成所謂的阱區(qū)(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件(10)，該半導(dǎo)體器件(10)包含襯底(11)和由硅形成的半導(dǎo)體本體(1)，該半導(dǎo)體本體(1)具有連續(xù)地包含至少第一和第二半導(dǎo)體層(2、3)的半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)，并具有第一導(dǎo)電類型的表面區(qū)域，該表面區(qū)域設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)的溝道為與該第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，其中該表面區(qū)域設(shè)有用于該場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)的第二導(dǎo)電類型的源區(qū)和漏區(qū)(4A、4B)，設(shè)有插在所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間的低摻雜濃度的溝道區(qū)(3A)，該溝道區(qū)(3A)形成該第二半導(dǎo)體層(3)的一部分，并設(shè)有第一導(dǎo)電類型的掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)掩埋在該溝道區(qū)(3A)之下且摻雜濃度遠(yuǎn)高于該溝道區(qū)(3A)，該掩埋半導(dǎo)體區(qū)(2A)形成該第一半導(dǎo)體層(2)的一部分。根據(jù)本發(fā)明，該半導(dǎo)體本體(1)不僅設(shè)有所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M)，還設(shè)有雙極晶體管(B)，該雙極晶體管(B)具有分別為第二、第一和第二導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)(5A、5B、5C)，該發(fā)射區(qū)(5A)形成于該第二半導(dǎo)體層內(nèi)(3)且該基區(qū)(5B)形成于該第一半導(dǎo)體層(2)內(nèi)。按照這個(gè)方式獲得了Bi(C)MOS IC(10)，其非常適用于高頻應(yīng)用，且使用根據(jù)本發(fā)明的方法容易制造。優(yōu)選地，該第一半導(dǎo)體層(2)包含Si－Ge且為δ摻雜，而第二半導(dǎo)體層(3)包含應(yīng)變Si。
文檔編號(hào)H01L21/8249GK1957461SQ200580016818
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者P·阿加瓦爾, J·W·斯羅特布姆, G·多恩博斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司