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生产化的集成SiGeHBT 刘嵘侃张静徐婉静张正番 (模拟集成电路国家重点实验室，重庆南坪花园路14#重庆400060) 摘要给出了两种典型的、目前已成熟应用于-X业4J6生产的集成SiGeHBT结构，讨论了几 种适合于生产化的较成熟的工艺技术，比较了这两种集成SiGe HBT结构夕lg-技术。 非选择性外延、传统LOCOS结构、与si兼容的工艺技术应更具有市场前途。 关键词HBT外延SiGeCSIC 1引言 无线通讯和光通讯系统的发展，要求RF系统和模拟器件应具备低功耗、高速、低噪声和 宽动态等高性能。集成SiGcHBT很好地解决了Si双极晶体管由于基区宽度缩小和重掺杂导 致的隧道效应等【l】这些问题，具有更高的电流增益、传输频率，更高的振荡频率和更低的噪 声等优点，已成为低功耗、高性能产品应用的最佳选择。另一方面，与GaAs技术比较，集成 SiGeHBT具有高热导、低成本、易与Si工艺技术兼容等特点，因此它能提供单片化、高集 成度、批量化的高性能产品，更具有市场竞争力。现在许多先进的半导体生产线都已把集成 SiGe HBT技术作为其最基本的双极技术。 早期SiGeHBT研究着重于怎样获得最高的电性能参数(如fT、fm弘等)，近来几年，由于 产业化和商业化的成本驱动，SiGcHBT的高批量、低成本、低复杂度的生产化研究已经得到 HBT： 了足够的重视f2J。本文给出了两种典型的、目前已成熟应用于工业化生产的集成SiGe 一种是非选择性外延LOCOS结构，另一种是选择性外延STI／DTI结构，讨论了几种适合于批 量生产的较成熟的工艺技术，比较了这两种集成SiGeHBT结构外延技术，根据低成本、低复 杂度的观点，非选择性外延、传统LOCOS结构SiGeHBT更易兼容Si工艺，满足商品化需求。 2集成SiGe册T (1)外延结构 SiGe HBT的基区是通过外延形成的，目前较成熟的SiGe外延方法为MBE、CVD两种技 IBM研究的UHV／CVD等。非选择性外延LOCOS结构SiGeHBT是指在场氧化窗口中进行单 晶外延生长，在窗口外生长多晶结构层。它可以采用MBE的方法，也可以采用CVD的方法 HBT只在窗口外延生长单晶，只 (如图1所示)外延实现。而选择性外延STI／DTI结构SiGe 能用UHV／CVD方法实现(如图2所示)。 (2)内外基区连接技术 在集成SiGeHBT的生产工艺中，内外基区连接技术非常关键，它的复杂程度和均匀性 影响着生产成本，其性能参数影响器件和电路的性能。非选择性外延LOCOS结构和选择性 12l 图1非选择性外延LOCOS结构 图2选择性外延STI／DTI结构 ． 外延STI／DTI结构的内外基区连接是不同的，在非选择性外延LOCOS结构中，基区。SiGe 外延的同时，在场氧化层上外延poly-Si／SiGe多晶硅，这层多晶可作为内基区与外基区的连接。 若要进一步减小外基区电阻，可采用硼注入或淀积 硅化物【4J。但是，外基区多晶硅界面不能进入到单 晶层pn结内，否则较大的漏电流会使器件性能退 化，因此，非自对准情况的对准误差和界面位错的 横向扩散应考虑，一般情况下，多晶硅到窗口的安 全距离6应不小于0．59mt31，但这样可能导致晶体管 有较大的BC寄生区。为解决这个问题，可采用发 射区与基区自对准等方法，目前，6已能够达到 0．2Irtm(当然还与VcE有关)，如图3所示【2；Io选择 性外延STUDTI结构则不存在安全距离6的要求， 有较小的BC寄生区，不需进行外加的基区注入。 但需要采用相对复杂的原位淀积掺杂硼多晶的双多 晶技术以连接外基区。