專利名稱：一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
晶體三極管，是最常用的基本元器件之一，晶體三極管的作用主要是電流放大，它 是電子電路的核心元件，現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路的基本組成部分也就是晶體三極管。
三極管基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)， 兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)12，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)11和集電區(qū) 13，排列方式有PNP和NPN兩種，從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b、發(fā)射極e和集電 極c。發(fā)射區(qū)11和基區(qū)12之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)41，集電區(qū)13和基區(qū)12之間的PN結(jié)叫 集電極42。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)〃 發(fā)射〃 的是空穴， 其移動(dòng)方向與電流方向一致；NPN型三極管發(fā)射區(qū)〃 發(fā)射〃 的是自由電子，其移動(dòng)方向與 電流方向相反。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。
三極管是一種控制元件，三極管的作用非常的大，可以說(shuō)沒(méi)有三極管的發(fā)明就沒(méi) 有現(xiàn)代信息社會(huì)的如此多樣化，電子管是他的前身，但是電子管體積大耗電量巨大，現(xiàn)在已 經(jīng)被淘汰。三極管主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例(信號(hào)從基極輸入，從集 電極輸出，發(fā)射極接地)，當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小 的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集 電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流 的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的電流放大作用。 電流放大是晶體三極管的作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來(lái)控制集電極 電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將AIc/AIb的比值稱為 晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)"P "表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來(lái)說(shuō)是一 個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。根據(jù)三極管的作用我們 分析它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只 是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)P 。當(dāng) 三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流P倍的電流， 即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起 集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管的作用還有電子開(kāi)關(guān)，配合其它 元件還可以構(gòu)成振蕩器，此外三極管還有穩(wěn)壓的作用。 鍺硅(Si^xGex)是硅和鍺通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成的半導(dǎo)體化合物，是這兩種元素?zé)o 限互溶的替位式固溶體。鍺硅一般有非晶、多晶、單晶和超晶格四種形態(tài)，其中單晶鍺硅的 主要應(yīng)用之一就是作為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(Hetero-junction Bipolar Transistor, HBT) 的基區(qū)，應(yīng)用于具有高頻、高速需求的無(wú)線通訊、衛(wèi)星及光通訊等領(lǐng)域。鍺硅與硅的晶格常 數(shù)很接近，在硅中摻入一定比例x的鍺形成Si^xGex化合物，可使其帶隙變窄，以這種材料 作為基區(qū)，以硅作為發(fā)射區(qū)就能制成寬帶隙發(fā)射區(qū)異質(zhì)結(jié)晶體管。利用硅/鍺硅HBT基區(qū)Sil-xGex帶隙窄，且價(jià)帶上移變窄的特性，基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散比電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到 基區(qū)遇到更高的勢(shì)壘，使得異質(zhì)結(jié)比同質(zhì)結(jié)的電子、空穴注入比大很多，因而大大提高了晶 體管的電流增益。因此，可以通過(guò)改變Si卜,Ge,基區(qū)鍺組分調(diào)節(jié)電流增益，而不再受到基區(qū) 摻雜的影響。而在滿足一定放大系數(shù)的前提下，基區(qū)可以重?fù)诫s，而且可以做得較薄，以減 少載流子的基區(qū)渡越時(shí)間，從而使器件具有較高的特征頻率。對(duì)于基區(qū)鍺組分x而言，x越 大發(fā)射結(jié)兩邊的帶隙差越大，而電流增益將隨帶隙差的增大以指數(shù)增大。但是鍺組分x并 非可以任意增大，因?yàn)殡S著x的增大，Si卜,Ge,化合物的晶格失配就會(huì)增加。晶格失配會(huì)產(chǎn) 生應(yīng)變，形成失配錯(cuò)位，使器件的性能退化，這可以通過(guò)在鍺硅中摻入適量碳(C)元素而得 以改善。目前業(yè)界采用的外延設(shè)備多為單片反應(yīng)腔進(jìn)行制造鍺硅或鍺硅炭材料，但是由于 鍺硅之間存在晶格失配問(wèn)題，在單晶硅(集電極)上生長(zhǎng)的材料極易出現(xiàn)材質(zhì)不均而導(dǎo)致 質(zhì)量不穩(wěn)定，進(jìn)而影響器件整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在集電極上生長(zhǎng)鍺硅層或鍺硅炭層存在鍺硅之間晶 格失配的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鍺硅之間無(wú)晶格失配的基極結(jié)構(gòu)。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，所述三極管包括發(fā)射區(qū)、基
區(qū)和集電區(qū)，所述基區(qū)位于所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間，所述基區(qū)包括從集電區(qū)一側(cè)到
發(fā)射區(qū)一側(cè)依次形成的無(wú)摻雜多晶硅層、鍺硅層或鍺硅炭層以及摻雜多晶硅層，其中所述
無(wú)摻雜多晶硅層和所述集電區(qū)相連，所述摻雜多晶硅層和所述發(fā)射區(qū)相連。 可選的，所述無(wú)摻雜多晶硅層的厚度范圍為0. 1納米至10000微米。 可選的，所述鍺硅炭層或所述鍺硅層的厚度范圍為0. 1納米至10000微米。 可選的，所述摻雜多晶硅層的厚度范圍為0. 1納米至10000微米。 可選的，所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì)濃度的范圍為1^至le^個(gè)/立方厘米。 可選的，所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì)為硼或磷。 本發(fā)明一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)的有益技術(shù)效果為本發(fā)明在基極的鍺硅層或鍺硅炭 層和集電極之間加入一無(wú)摻雜多晶硅層，從而使得鍺硅層或鍺硅炭層在無(wú)摻雜多晶硅層上 淀積，而在無(wú)摻雜多晶硅層上生長(zhǎng)的外延由于無(wú)摻雜多晶硅的晶向多樣性，因此不易出現(xiàn) 晶格適配問(wèn)題；另外在鍺硅層或鍺硅炭層多生長(zhǎng)一層摻雜多晶硅層，降低了基極電阻，從而 提高了器件的性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的三極管基本結(jié)構(gòu)； 圖2為本發(fā)明一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。 本發(fā)明提出的一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，所述三極管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，所述 基區(qū)位于所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間。下面，請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明一種三極管基區(qū) 結(jié)構(gòu)的示意圖，從圖上可以看出，所述基區(qū)包括從集電區(qū)一側(cè)到發(fā)射區(qū)一側(cè)依次形成的無(wú)摻雜多晶硅層31、鍺硅層或鍺硅炭層32以及摻雜多晶硅層33，其中所述無(wú)摻雜多晶硅層31 和所述集電區(qū)相連，所述摻雜多晶硅層33和所述發(fā)射區(qū)相連。所述無(wú)摻雜多晶硅層的厚度 范圍為0. 1納米至10000微米，所述鍺硅炭層或所述鍺硅層的厚度范圍為0. 1納米至10000 微米，所述摻雜多晶硅層的厚度范圍為O. l納米至10000微米，所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì)濃 度的范圍為1^至le^個(gè)/立方厘米，所述摻雜多晶硅層的所摻的雜質(zhì)為硼或磷。
下面，請(qǐng)參考幾個(gè)具體的實(shí)施例。 所述無(wú)摻雜多晶硅層的厚度為l納米，所述鍺硅炭層的厚度為100納米，所述摻雜 多晶硅層的厚度為IO納米，對(duì)應(yīng)的所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì)濃度為le"個(gè)/立方厘米，所 述摻雜多晶硅層的所摻的雜質(zhì)為砷； 所述無(wú)摻雜多晶硅層的厚度為l納米，所述鍺硅層的厚度為100納米，所述摻雜多 晶硅層的厚度為IO納米，對(duì)應(yīng)的所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì)濃度為le"個(gè)/立方厘米，所述 摻雜多晶硅層的所摻的雜質(zhì)為磷； 所述無(wú)摻雜多晶硅層的厚度為l納米，所述鍺硅層的厚度為100納米，所述摻雜多 晶硅層的厚度為IO納米，對(duì)應(yīng)的所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì)濃度為le"個(gè)/立方厘米，所述 摻雜多晶硅層的所摻的雜質(zhì)為硼。 本發(fā)明提出的三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)的制作過(guò)程非常的便捷，現(xiàn)有技術(shù)中，是在集電區(qū) 上直接生長(zhǎng)鍺硅層或鍺硅炭層作為基區(qū)，由于集電區(qū)為單晶硅，單晶硅的晶向非常的單一， 因此在單晶硅上生長(zhǎng)的材料極易出現(xiàn)材質(zhì)不均而引起晶格失配的問(wèn)題。因而在本發(fā)明的制 作工藝中，先在單晶硅上生長(zhǎng)一層無(wú)摻雜多晶硅層，因?yàn)樽鳛橐r底的多晶硅的晶向多樣性， 因此在無(wú)摻雜的多晶硅上生長(zhǎng)的外延不易出現(xiàn)晶格適配問(wèn)題。之后，在無(wú)摻雜多晶硅層上 生長(zhǎng)鍺硅層或鍺硅炭層，最后在鍺硅層或鍺硅炭層上再生長(zhǎng)一層含有雜質(zhì)為硼或磷的多晶 硅層，這樣做的目的是降低基極的電阻，從而提高器件的性能，當(dāng)然，正如上一段所述，摻雜 多晶硅層的雜質(zhì)濃度的范圍可以控制在le1至162°個(gè)/立方厘米，這視實(shí)際情況而定。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，所述三極管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，所述基區(qū)位于所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間，其特征在于所述基區(qū)包括從集電區(qū)一側(cè)到發(fā)射區(qū)一側(cè)依次形成的無(wú)摻雜多晶硅層、鍺硅層或鍺硅炭層以及摻雜多晶硅層，其中所述無(wú)摻雜多晶硅層和所述集電區(qū)相連，所述摻雜多晶硅層和所述發(fā)射區(qū)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述無(wú)摻雜多晶硅層的厚 度范圍為0. 1納米至10000微米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鍺硅層或鍺硅炭層的 厚度范圍為0. 1納米至10000微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述摻雜多晶硅層的厚度 范圍為0. 1納米至10000微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì) 濃度的范圍為le1至le2°個(gè)/立方厘米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述摻雜多晶硅層的雜質(zhì) 為硼或磷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三極管基區(qū)結(jié)構(gòu)，所述三極管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，所述基區(qū)位于所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間，所述基區(qū)包括從集電區(qū)一側(cè)到發(fā)射區(qū)一側(cè)依次形成的無(wú)摻雜多晶硅層、鍺硅層或鍺硅炭層以及摻雜多晶硅層，其中所述無(wú)摻雜多晶硅層和所述集電區(qū)相連，所述摻雜多晶硅層和所述發(fā)射區(qū)相連。本發(fā)明在基區(qū)的鍺硅層或鍺硅炭層和集電區(qū)之間，淀積一層無(wú)摻雜多晶硅層，從而改善了在集電極上生長(zhǎng)鍺硅層或鍺硅炭層而導(dǎo)致的鍺硅之間的晶格失配的問(wèn)題，有利于后續(xù)光刻工藝的對(duì)準(zhǔn)操作。
文檔編號(hào)H01L21/331GK101710589SQ200910199970
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者朱駿 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司