与Si工艺兼容的Si／SiGe／Si HBT研究④.PDF

第 24卷第 4 期 电 子 器 件 Vo1．24．No．4 2001年 12月 JournalofElectronDevices Dec．．2001 与Si工艺兼容的Si／SiGe／SiHBT研究④ 廖 小平 (东南大学微 电于 中心 ，南京 ，210096) 摘要 ：我们对 Si／SiGe／SiHBT及其 兼 容工艺进行丁研究，在研究 一些关键 的单项工艺的基础上一 提 出 了五个 高速 Si／SiGe／SiHBT 结掏和一个低 噪声 Si／SiGe／SiHBT结构 ，并 已研制 成功 台面结掏 Si! SiGe／SiHBT和低噪声 Si／SiGe／SiHBT，为进一步高指标 的N／SiGe／SiHBT 的研究建立 了基础 。 关键 词 ：Si／SiGe／NHBT； Si兼容工艺 中图分类号 ：TN31 文献标识码 ：A 文章编号：1005—9490(2001)04一O274—05 引 言 Si／SiGe／SiHBT(heterojunctionbipolartranN~or)是在 Si基上 以Si作发射 区和集 电区 ， 以 SiGe作基 区 的异质 结双 极 型晶体 管 ]，这 一得益 于现代微结构超 薄层 生长技术 的新颖 器件结构 突破 了 Si的局限性 ；其 固有 能带结构 为间接带 隙 、非平 衡载 流 子 的本 征寿命 比直 接带隙的GaAs大三个数量级 、载流子迁移率 比GaAs低得多，使得 si傲电子技术 向更高速 度 发展 ，因此 ，Si／SiGe／SiHBT一 问世就作 为 一种 诱人 的新 型器件 引起广 泛 的注 目，并有很 大 的发展 。本 文对研 制 过程 中的工 艺方 面 的关键技 术和 Si／SiGe／SiHBT器件结构 与 Si兼 容技 术进行 阐述 。 2 关键技术 为实现 Si／SiGe／SiHBT 与 Si工艺兼容，由于SiGe层 的特殊性及 防止 高温 下 SiGe层 的 应 变驰豫 与 B原子 和 Ge原子 的外扩散 ，我们就 几个 关键 的单项工 艺 ，包括 湿 法腐蚀 S 及 SiGe技 术 、干法腐蚀 Si及 SiGe技术 ，Si／SiGe／SiHBT制备过程 中离子注入 、金 属化 、台金退 火 等低 温 工艺 、低 温 APCVDSiO 光 刻、刻蚀 技 术 、Si／SIGe／SiHBT上 多 晶硅 生长技 术 ，进 行 了深入 的实验研 究 ，得到如下 5个 方 面结果 ： 由于 SiOe／Si异质结处 的晶格失配 ，使 SiGe基 区生长为应变层 ，这对后面 的工艺提 出 了低 温要 求 ，以防止应 变驰豫 以及 SiGe基 区 中硼 (B)的再扩散 。 酸性 、碱性腐蚀 液对 SiGe与 Si的腐蚀具有较 大 的选择 比，KOH 碱性腐蚀 系统对 Si具 有较大的腐蚀速率 ，而对 SiGe则较慢 ，利用这一特性可 良好地腐蚀 出基 区台面 ，同时可产生 一 些 帽缘 式器件 结构 以大大缩 小器件 尺寸 ，酸性腐蚀 液对 SiGe腐蚀 速度较 快 ，在我们 的设 ① 耋銎吕留絮 莓茹学基金资助 第4期 廖 小平：与 sl工艺兼容的Si／SiGe／SiHBT研 究 275 计 中对酸 性腐蚀 液的腐蚀采用加奉征层 阻挡 的方法巧妙地解决 了这一 问题 。 si／si／siGe／Si结构界面 的生长是个非 常敏感 的 问题 ，界面质量 (界面态 ，失 配度 等)的 好坏对器件 的直流和交流性 能 ，尤其 是噪声性 能具有很 大影 响，在 我们 的实验 中除 了采用 国 外报导 的奉征 i—siGe层外 ，同时在其上生长一层 isi，这样做 的 目的：① 防止硼 (B)再扩散 ； ② 降低 EB结 电容 ；③减小 EB结隧穿 电流 ；④提高击穿 电压 ；⑤便于后工序处理等 。因此 ，如 何保证 i层 的生长是 非 常重 要 的问题 对 于 欧姆接 触 问题 ，我们作 了以下考 虑 ，由于 Si／SiGe／SiHBT 中基 区采用 SiGe材 料 ， 其 欧姆 接触与 Si有所不 同，采 用 T