專利名稱：異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管以及，更具體地說，涉及具有顯示出減小的延遲時間的發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管結(jié)構(gòu)以及制造該結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
隨著硅鍺(SiGe)異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)的開關(guān)速度接近并超過350GHz，該HBT器件的基極渡越時間在約100fs的范圍內(nèi)。該器件的發(fā)射極延遲時間典型的小于基極渡越時間。然而，隨著基極尺寸的縮小，發(fā)射極渡越時間成為總HBT正向渡越時間的增加的部分。在不遠(yuǎn)的未來，發(fā)射極延遲時間會變得和基極渡越時間一樣，并會嚴(yán)重限制晶體管的AC性能。因此，現(xiàn)有技術(shù)需要顯示出減小的發(fā)射極渡越時間的SiGe HBT，以獲得改善的總正向渡越時間和改善的開關(guān)速度的性能。

發(fā)明內(nèi)容
通過上面描述，本發(fā)明公開了異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)，其結(jié)合具有遞變的鍺濃度分布的硅鍺發(fā)射極層用于減小發(fā)射極延遲時間，并因此增加了截止頻率(fT)和最大振蕩頻率(fMAX)。
本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的實(shí)施例包括第一導(dǎo)電型單晶硅鍺發(fā)射極層(例如，用n型摻雜劑，例如砷(As)，磷(P)，或銻(Sb)摻雜的發(fā)射極層)。HBT結(jié)構(gòu)還包括鄰近發(fā)射極層的第一側(cè)(如，在發(fā)射極層下面)的第二導(dǎo)電型單晶基極層(例如，用p型摻雜劑，例如硼(B)摻雜的基極層)和鄰近發(fā)射極層的第二側(cè)(例如，在發(fā)射極層上面)的第一導(dǎo)電型多晶硅電極(例如，用n型摻雜劑摻雜的多晶硅電極)。
更具體地說，本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的發(fā)射極層包括鄰近基極層的耗盡區(qū)和在耗盡區(qū)和多晶硅電極之間的中性區(qū)。發(fā)射極層還包括鍺。發(fā)射極層中的鍺的濃度是遞變的以使其在鄰近基極層的第一側(cè)和鄰近多晶硅電極的第二側(cè)之間增加。預(yù)期各種遞變的鍺濃度的分布。例如，鍺濃度的梯度可以線性的增加并且范圍從鄰近基極層的約0％到鄰近多晶硅電極的10％和40％之間(例如，優(yōu)選地到約30％但不大于40％)。鍺濃度的梯度可以指數(shù)的增加并且范圍從鄰近基極層的約0％到鄰近多晶硅電極的10％和40％之間(例如，優(yōu)選地到約30％但不大于40％)。作為選擇，鍺濃度在鄰近基極層處穩(wěn)定在約0％，并在鄰近多晶硅電極處從約0％上升到10％和40％之間。通過穿過發(fā)射極層以遞變的濃度引入鍺在發(fā)射極層的中性區(qū)中形成了準(zhǔn)漂移場。該準(zhǔn)漂移場降低了中性區(qū)的發(fā)射極延遲時間以增加截止頻率(fT)。通過經(jīng)過中性區(qū)的價帶隙梯度引起準(zhǔn)漂移場，以加速從基極層穿過發(fā)射極層的少數(shù)載流子(例如，空穴)的運(yùn)動，其增加了截止頻率(fT)。
本發(fā)明的形成異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)施例包括在第二導(dǎo)電型襯底(例如，p型襯底)中形成第一導(dǎo)電型集電極層(例如，在p型襯底上用n型摻雜劑，例如砷(As)，磷(P)，或銻(Sb)摻雜的硅集電極層)。然后，在集電極層上沉積單晶硅層(例如，通過低溫?zé)嵬庋?LTE)工藝或分子束外延(MBE))。
在該沉積工藝時，首先在集電極層上沉積純硅緩沖層。之后，在硅層的下部分引入鍺。具體地說，以鍺濃度快速上升(例如，到達(dá)約40％的最大值)引入鍺。上升階段后，引入硅層的下部分的鍺的濃度會維持一段時間，之后開始緩慢的下降到約0％的鍺。另外，在硅層的下部分中引入鍺的下降開始后和結(jié)束前，可以在該硅層的下部分中同時引入第二導(dǎo)電型摻雜劑(例如，p型摻雜劑，例如，硼(B))。用于硅層的下部分的上述沉積工藝有效地形成了本發(fā)明的HBT的第二導(dǎo)電型基極層(例如，p型基極層)。
在摻雜硅層的下部分(例如，用p型摻雜劑)以及鍺濃度下降后，繼續(xù)硅層的沉積以形成硅層的上部分。在沉積硅層的該上部分時，再次引入鍺。具體地說，在硅層的上部分中引入鍺以使鍺的濃度遞變。例如，隨著硅被沉積，鍺濃度會線性地增加(如，從鄰近基極層的約0％穩(wěn)定地上升到在上部分的頂表面的10％和40％之間)。隨著硅層被沉積，鍺濃度會指數(shù)地增加(例如，緩慢地并隨后很快地從鄰近基極層的約0％上升到在上部分的頂表面的10％和40％之間)。作為選擇，鍺濃度在鄰近基極層保持在約0％并隨后從約0％上升到在上部分的頂表面的10％和40％之間。
一旦沉積硅層，鄰近(例如，在其上沉積)硅層的上部分形成第一導(dǎo)電型多晶硅層(例如，用n型摻雜劑，例如，砷(As)，磷(P)，或銻(Sb)摻雜的多晶硅層)。隨后執(zhí)行熱退火工藝以將第一導(dǎo)電型摻雜劑從該多晶硅層擴(kuò)散到硅層的上部分中以形成本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)電型發(fā)射極層(例如，n型發(fā)射極層)。作為選擇，可以通過就地?fù)诫s工藝形成發(fā)射極層，其同時在沉積硅層的上部分時將鍺和適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電型摻雜劑(例如，n型摻雜劑)引入其中。
因此，通過使用上述方法形成HBT結(jié)構(gòu)，形成了發(fā)射極層，鄰近基極層具有耗盡區(qū)和在耗盡區(qū)和多晶硅層之間具有中性區(qū)，其包含由遞變的鍺濃度形成的準(zhǔn)漂移場。
本發(fā)明的這些和其它方面和目的通過與下列描述和附圖一起考慮會很好地意識和理解。然而，可以理解，當(dāng)指出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和其中眾多獨(dú)特細(xì)節(jié)時，下列描述以說明而不是限制的形式給出。在不脫離本發(fā)明的精神的前提下在本發(fā)明范圍內(nèi)也許可以做許多變化和修改，本發(fā)明包括所有這些修改。


通過下列參考附圖的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)100的實(shí)施例的示意圖；圖2a-c是示出經(jīng)過圖1的發(fā)射極、基極和集電極的可能遞變鍺濃度分布的示意圖；
圖3A是常規(guī)HBT結(jié)構(gòu)的能帶圖；圖3B是本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的能帶圖；圖4是示出本發(fā)明的方法的流程圖；圖5是示出部分已完成的本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6是示出部分已完成的本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖7是示出部分已完成的本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考在附圖中示出并在下面描述中詳細(xì)介紹的非限制性實(shí)施例，更完全地解釋本發(fā)明及其各種特征和優(yōu)勢。注意到附圖中示出的特征并沒有按比例畫出。為了不使本發(fā)明晦澀，省略了對公知元件和工藝技術(shù)的描述。這里使用的實(shí)例僅為了幫助理解實(shí)踐本發(fā)明的方法，并進(jìn)一步使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。因此，這些實(shí)例不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。
參考圖1，公開了異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)結(jié)構(gòu)100。結(jié)構(gòu)100包括兩個相鄰的p-n結(jié)。具體地說，HBT100包括第一導(dǎo)電型集電極層102(例如，用n型摻雜劑，例如砷(As)，磷(P)，或銻(Sb)摻雜的單晶硅集電極層)。該集電極層102可以通過，例如，將第一導(dǎo)電型摻雜劑注入第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體襯底(例如，用p型摻雜劑，例如硼(B)摻雜的硅襯底)中形成。鄰近(例如，在其上)集電極層102設(shè)置第二導(dǎo)電型單晶內(nèi)基極層103。該內(nèi)基極層103還在任一側(cè)上與抬升的外基極層104連接。第一導(dǎo)電型發(fā)射極層110(例如，n型發(fā)射極層)與基極層103鄰近(例如，在其上)。發(fā)射極層110通過在抬升的外基極層104之間的電極(例如，第一導(dǎo)電型多晶硅電極105)接觸。在層102，103和110之間(例如，在集電極層102和基極層103之間，以及在基極層102和發(fā)射極層110之間)的結(jié)121和122包括共用的耗盡區(qū)。層102，103和110的剩余部分包括中性區(qū)(在本領(lǐng)域中還稱作準(zhǔn)中性區(qū))。
在本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)的基極層103中引入鍺。鍺具有與硅相比較小的能帶隙(例如，與硅的約1.12eV相比，鍺約為0.66eV)。因此，在基極層103中引入鍺會減小基極層103的總能帶隙。另外，參考圖2，具有遞變的鍺濃度分布，即在集電極層102和基極層103之間的結(jié)處迅速上升210，趨向基極層103和發(fā)射極層110之間的結(jié)處平穩(wěn)202和穩(wěn)定下降203，可用于在基極層103的中性區(qū)中形成準(zhǔn)漂移場。該基極層準(zhǔn)漂移場將加速少數(shù)載流子(例如，p型基極中的電子)從發(fā)射極到集電極，有效地減小基極層103的渡越時間，因此，增加了電流增益的截止頻率(fT)。
同時，硅鍺(SiGe)異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)的開關(guān)速度達(dá)到并超過350GHz，該HBT器件的基極渡越時間在約100fs的范圍內(nèi)，發(fā)射極層110的延遲時間典型地小于該基極渡越時間。然而，隨著基極層103尺寸的縮小，發(fā)射極層110的渡越時間成為總正向渡越時間的增加的部分。在不久的將來形成HBT結(jié)構(gòu)以使發(fā)射極層110的渡越時間具有與基極層103的渡越時間相同的值，因此，限制了晶體管的AC性能。所以，如上所述，現(xiàn)有技術(shù)需要顯示出減小的發(fā)射極渡越時間的SiGe HBT，以獲得改善的總正向渡越時間和改善的開關(guān)速度的性能。
通過上面描述，本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管100(HBT)還在發(fā)射極層110和基極層103中引入鍺。具體地說，HBT100包括具有遞變的鍺濃度分布的硅鍺發(fā)射極層110，其形成準(zhǔn)漂移場以減小發(fā)射極延遲時間，并因此增加了電流增益的截止頻率(fT)和最大振蕩頻率(fMAX)。
更具體地說，參考圖1，具體地說參考圖1的分解部分150，本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)100的實(shí)施例包括第一導(dǎo)電型單晶硅鍺發(fā)射極層110(例如，用n型摻雜劑，例如砷(As)，磷(P)，或銻(Sb)摻雜的發(fā)射極層)。HBT結(jié)構(gòu)還包括鄰近發(fā)射極層的第一側(cè)(例如，在發(fā)射極層下面)的第二導(dǎo)電型單晶基極層103(例如，用p型摻雜劑，例如硼(B)摻雜的基極層)和鄰近發(fā)射極層110的第二側(cè)(例如，在發(fā)射極層上面)的第一導(dǎo)電型電極105(例如，用n型摻雜劑摻雜的多晶硅電極)。
該發(fā)射極層110包括在基極層103和發(fā)射極層110之間的結(jié)122處的耗盡區(qū)111以及在耗盡區(qū)111和多晶硅電極105之間的中性區(qū)112。發(fā)射極層110還包括鍺，而鍺的濃度是遞變的以在鄰近基極層103的發(fā)射極層的第一側(cè)113和鄰近多晶硅電極105的第二側(cè)114之間上升。結(jié)合圖1參考圖2a-c，預(yù)期各個遞變的鍺濃度分布。例如，參考圖2a，鍺濃度的梯度204可以線性地增加，范圍從鄰近基極層103(即，在結(jié)122處)的約0％上升到鄰近多晶硅電極105(在發(fā)射極層110的頂表面114處)的10％和40％之間(例如，優(yōu)選上升到約30％但小于40％)。參考圖2b，鍺濃度的梯度204還可以指數(shù)地增加，范圍從鄰近基極層103的約0％上升到鄰近多晶硅電極105的10％和40％之間(例如，優(yōu)選上升到約30％但小于40％)。作為選擇，參考圖2c的梯度204，鍺的濃度可以穩(wěn)定在鄰近基極層103的約0％并隨后從約0％上升到鄰近多晶硅電極105的10％和40％之間。經(jīng)過發(fā)射極層110的該遞變的鍺濃度分布形成穿過發(fā)射極層110的中性區(qū)112的準(zhǔn)漂移場180。該發(fā)射極層準(zhǔn)漂移場180加速中性區(qū)112內(nèi)的少數(shù)載流子(例如，n型發(fā)射極中的空穴)并因此增加了HBT100的截止頻率(fT)。如圖3A的能帶圖中所示，沒有該準(zhǔn)漂移場，發(fā)射極層110中的價能帶隙301a是恒定的。然而，參考圖3B的能帶圖，HBT結(jié)構(gòu)100的發(fā)射極層110中的準(zhǔn)漂移場經(jīng)過中性區(qū)在價能帶隙301b中產(chǎn)生了梯度，以加速從基極層103穿過發(fā)射極層110少數(shù)載流子(例如，空穴)的運(yùn)動，并因此還增加了HBT結(jié)構(gòu)100的截止頻率(fT)。
具體地說，SiGe HBT的截止頻率(fT)可以寫作fT＝1/2[1/gm(Ceb+Ccb)+Tb+Te+Tbc]-1，其中Ceb是寄生發(fā)射極-基極結(jié)電容，Ccb是寄生集電極-基極結(jié)電容，gm是跨導(dǎo)，Tb是基極渡越時間，Te是發(fā)射極延遲時間，Tbc是基極-集電極結(jié)耗盡層時間(見J.D.Cressler，“SiGe HBTtechnologyA new contender for si-based RF and microwave circuitapplications，”IEEE學(xué)報，微波原理與技術(shù)，vol.46，no.5，pp.572-589，1998年5月(在此通過參考引入))。
此外，SiGe HBT的發(fā)射極延遲時間可以寫作Te(1/β)*[(We/Spe)+(We2/2Dpe)]，其中Te是發(fā)射極延遲時間，β是AC電流增益，We中性發(fā)射極寬度，Spe是發(fā)射極-多晶硅界面處的空穴表面復(fù)合速度，Dpe是發(fā)射極中的空穴擴(kuò)展率。(見J.D.Cressler和G.Niu，Silicon-GermaniumHeterojunction Bipolar Transistors，Artech House，Boston，MA 2003年10月，170頁)。
因此，通過在發(fā)射極中引入鍺斜坡，通過與經(jīng)過中性發(fā)射極的鍺引起的帶隙梯度有關(guān)的因數(shù)有效地增加了Dpe。通過增加Dpe，減小了正向渡越時間的發(fā)射極時間延遲部分Te。最后，通過減小Te，增加了截止頻率(fT)。
結(jié)合圖1參考圖4，形成本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)結(jié)構(gòu)100的方法的實(shí)施例包括形成第一導(dǎo)電型集電極層102(402)。例如，通過在p型硅襯底中離子注入n型摻雜劑(例如，砷(As)，磷(P)，或銻(Sb))形成掩埋集電極層102。在后來的處理中形成電極(例如，n摻雜多晶硅電極，未示出)以接觸集電極層102。
形成集電極層102后，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)501以限定集電極層102的區(qū)域。
隨后，在集電極層102上沉積(例如，通過執(zhí)行常規(guī)的低溫?zé)嵬庋庸に嚿L)單晶硅層190(404，見圖5)。在該沉積處理(404)時，形成硅緩沖層191，硅層的下部分192和硅層190的上部分193(見圖6)。
硅緩沖層191首先在集電極層上沉積。該緩沖層191在集電極層102(例如，n型集電極層)和隨后形成的基極層103之間提供純硅界面(沒有鍺或其它雜質(zhì)的界面)。
在沉積緩沖層191后，隨著硅層190的下部分192被沉積，在其中引入鍺(406)。具體地說，在鍺濃度中引入具有快速上升201的鍺(例如，達(dá)到約30％并優(yōu)選小于40％)(見圖2)。在上升階段后，在硅層190的下部分192中引入的鍺的濃度會平穩(wěn)202一段時間，隨后開始緩慢下降203至約0％的鍺(見圖2)。在下降階段開始后和結(jié)束前，在硅層190的下部分192中同時引入第二導(dǎo)電型摻雜劑(例如，p型摻雜劑，例如硼(B))。如上所述，用于硅層190的下部分192的沉積處理有效地形成本發(fā)明的HBT100的第二導(dǎo)電型基極層103(例如，p型基極層)。
在摻雜(例如，用p型摻雜劑)硅層190的下部分192和鍺濃度下降后，繼續(xù)硅層190的沉積以形成上部分193。在沉積硅層190的上部分193時，在硅層190中再次引入鍺(410)。
具體地說，在硅層的上部分中引入鍺以使鍺的濃度遞變(410，見圖2a-2c)。例如，參考圖2a，隨著硅被沉積，鍺濃度204會線性地增加(例如，從鄰近基極層的約0％穩(wěn)定地上升到在上部分的頂表面的10％和40％之間)。參考圖2b，隨著硅層被沉積，鍺濃度204會指數(shù)地增加(例如，緩慢地并隨后很快地從鄰近基極層的約0％上升到在上部分的頂表面的10％和40％之間)。作為選擇，鍺濃度204在鄰近基極層保持在約0％并隨后從約0％上升到在上部分的頂表面的10％和40％之間(413)。
可選地，除了隨著硅層的上部分被沉積在其中引入鍺，可以同時執(zhí)行就地?fù)诫s處理以在硅層的上部分中也引入第一導(dǎo)電型摻雜劑(例如，n型摻雜劑，例如，砷(As)，磷(P)，或銻(Sb))，并因此形成具有第一導(dǎo)電型的發(fā)射極層(414)。作為選擇，在上面討論的隨后的處理中引入該第一導(dǎo)電型摻雜劑。
一旦沉積硅層190，可以執(zhí)行附加的公知處理步驟以形成在內(nèi)基極層103的每個末端上的限定的抬升的外基極層104以及到抬升的外基極層104的電極。
在鄰近抬升的外基極層104之間的硅層190的上部分193形成第一導(dǎo)電型多晶硅層105(例如，用n型摻雜劑，例如，砷(As)，磷(P)，或銻(Sb)摻雜多晶硅層)(416，見圖7)。使用公知的方法形成該多晶硅層105。例如，多晶硅發(fā)射極電極105在鄰近上升的外基極層104形成的介質(zhì)隔離物107之間自對準(zhǔn)。
如果沒有使用就地?fù)诫s形成發(fā)射極層(在上述討論的處理414)，那么，可以執(zhí)行熱退火處理，以將第一導(dǎo)電型摻雜劑從摻雜的多晶硅層105擴(kuò)散到硅層的上部分193中以形成本發(fā)明的HBT結(jié)構(gòu)100的第一導(dǎo)電型發(fā)射極層110(例如，n型發(fā)射極層)。
再次參考圖1，具體地說，參考圖1的分解部分，如上所述，通過形成發(fā)射極層110，其在基極層103和發(fā)射極層110之間的結(jié)122處具有耗盡區(qū)111，并在耗盡區(qū)111和多晶硅層105(例如，多晶硅發(fā)射極電極)之間具有中性發(fā)射極區(qū)112，其包括由遞變的鍺濃度形成的準(zhǔn)漂移場180。發(fā)射極層中的準(zhǔn)漂移場減小了發(fā)射極延遲時間，并因此增加了形成的HBT的電流增益截止頻率(fT)和最大振蕩頻率(fMAX)。
因此，上述公開了改進(jìn)的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)結(jié)構(gòu)以及形成結(jié)合具有遞變的鍺分布的硅鍺發(fā)射極層的結(jié)構(gòu)的方法。遞變鍺分布在發(fā)射極層的中性區(qū)中形成準(zhǔn)漂移場。該準(zhǔn)漂移場減小了發(fā)射極層內(nèi)的價帶隙梯度，以加速從基極層穿過發(fā)射極層的空穴的運(yùn)動。從基極層穿過發(fā)射極層的空穴的加速運(yùn)動減小了發(fā)射極延遲時間，并因此增加了形成的HBT的截止頻率(fT)和最大振蕩頻率(fMAX)。
盡管通過實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)通過修改實(shí)踐。
權(quán)利要求
1.一種異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，包括單晶硅鍺發(fā)射極層，具有第一側(cè)和第二側(cè)并具有第一導(dǎo)電型；單晶基極層，鄰近所述第一側(cè)并具有第二導(dǎo)電型；以及多晶硅電極，鄰近所述第二側(cè)并具有所述第一導(dǎo)電型，其中所述發(fā)射極層包括鍺，并且其中所述發(fā)射極層中的所述鍺的濃度是遞變的，以使所述濃度在所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述濃度從鄰近所述第一側(cè)的約0％線性增加到鄰近所述第二側(cè)的10％和40％之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述濃度從鄰近所述第一側(cè)的約0％指數(shù)增加到鄰近所述第二側(cè)的10％和40％之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述濃度在鄰近所述第一側(cè)處穩(wěn)定在約0％，并在鄰近所述第二側(cè)處從約0％上升到10％和40％之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述發(fā)射極層還包括鄰近所述基極層的耗盡區(qū)以及在所述耗盡區(qū)和所述多晶硅電極之間的中性區(qū)，以及其中所述中性區(qū)包括由所述鍺形成的準(zhǔn)漂移場。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述準(zhǔn)漂移場引起所述發(fā)射極層的價帶隙梯度，以加速從所述基極層穿過所述發(fā)射極層的少數(shù)載流子的運(yùn)動并增加截止頻率。
7.一種異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，包括n型單晶硅鍺發(fā)射極層，具有第一側(cè)和第二側(cè)；p型單晶基極層，鄰近所述第一側(cè)；以及n型多晶硅電極，鄰近所述第二側(cè)，其中所述發(fā)射極層包括鍺，并且其中所述發(fā)射極層中的所述鍺的濃度是遞變的，以使所述濃度在所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述濃度從鄰近所述第一側(cè)的約0％線性增加到鄰近所述第二側(cè)的10％和40％之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述濃度從鄰近所述第一側(cè)的約0％指數(shù)增加到鄰近所述第二側(cè)的10％和40％之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述濃度在鄰近所述第一側(cè)處穩(wěn)定在約0％，并在鄰近所述第二側(cè)處從約0％上升到10％和40％之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述發(fā)射極層還包括鄰近所述基極層的耗盡區(qū)以及在所述耗盡區(qū)和所述多晶硅電極之間的中性區(qū)，并且其中所述中性區(qū)包括由所述鍺形成的準(zhǔn)漂移場。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，其中所述準(zhǔn)漂移場引起所述發(fā)射極層的價帶隙梯度，以加速從所述基極層穿過所述發(fā)射極層的空穴的運(yùn)動并增加截止頻率。
13.一種形成異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的方法，包括下列步驟提供具有第一導(dǎo)電型的集電極層；在所述集電極層上沉積單晶硅層；在所述沉積時，用第二導(dǎo)電型摻雜劑摻雜所述硅層的下部分以形成具有第二導(dǎo)電型的基極層；以及在所述沉積時并在所述摻雜后，在所述硅層的上部分中引入鍺以使所述上部分中的所述鍺的濃度遞變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述沉積步驟包括進(jìn)行低溫外延工藝。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述引入所述鍺的步驟還包括在沉積所述硅層時線性增加所述鍺的所述濃度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述引入所述鍺的步驟還包括在沉積所述硅層時指數(shù)增加所述鍺的所述濃度。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述引入所述鍺的步驟還包括在鄰近所述基極層處將所述鍺的所述濃度保持在約0％，并在所述上部分的頂表面處將所述鍺的所述濃度從約0％上升到10％和40％之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中鄰近所述基極層形成所述發(fā)射極層的耗盡區(qū)，并且其中所述鍺在所述發(fā)射極層的中性區(qū)中形成準(zhǔn)漂移場，其中所述中性區(qū)在所述耗盡區(qū)和所述多晶硅層之間形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括，在所述沉積時，在所述硅層的所述下部分中引入鍺。
20.一種形成異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的方法，包括下列步驟提供n型集電極層；在所述n型集電極層上沉積單晶硅層；在所述沉積時，用p型摻雜劑摻雜所述硅層的下部分以形成p型基極層，以及在所述沉積時并在所述摻雜后，在所述硅層的上部分中引入鍺以使所述上部分中的所述鍺的濃度遞變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)結(jié)構(gòu)以及形成結(jié)合具有遞變的鍺分布的硅鍺層發(fā)射極層的結(jié)構(gòu)的方法。遞變的鍺濃度在發(fā)射極層的中性區(qū)中形成準(zhǔn)漂移場。該準(zhǔn)漂移場引起發(fā)射極層內(nèi)的價帶隙梯度，以加速從基極層穿過發(fā)射極層的空穴的運(yùn)動。從基極層穿過發(fā)射極層的空穴的加速運(yùn)動減小了發(fā)射極的延遲時間并因此增加了形成的HBT的截止頻率(f
文檔編號H01L21/331GK101051651SQ20071009136
公開日2007年10月10日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者F·帕基特 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司