專利名稱：提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅(Si)基材料的生長工藝及器件制作，特別是指一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法。
背景技術(shù)：
在Si基電子器件和光電子器件的制作中，摻雜是很重要的一道工藝，目前主要摻雜方法有擴散、離子注入和原位摻雜。前兩種方法都需要高溫過程，而原位摻雜是在外延生長的過程中直接摻入所需要的雜質(zhì)。由于它是在外延生長過程中完成的，無需別的過程，特別是不要高溫過程而受到人們的偏愛。但是原位摻雜有時也有它的局限性。如有的雜質(zhì)的摻雜濃度達不到器件制作的要求。在用化學(xué)汽相淀積(CVD)(包括超高真空化學(xué)汽相淀積(UHVCVD))或氣體源分子束外延(GSMBE)生長n型Si層時，磷(P)是常用的摻雜元素(摻雜時常用磷烷(PH3)作為反應(yīng)摻雜氣體)，我們的研究發(fā)現(xiàn)其最高的摻雜載流子濃度約為5E18/cm2，其它研究者也有類似的報道。在有的器件制作中，這樣的濃度還不能滿足要求，例如，用它做歐姆接觸層時，為了制作好的歐姆接觸，減小串連電阻等，有必要進一步提高載流子濃度，人們常用的手段是再進行離子注入和退火。我們的研究表明，在硅鍺(SiGe)合金生長過程中進行原位摻P，可以得到比Si中摻P高的載流子濃度。這說明鍺(Ge)對摻雜有誘導(dǎo)增強的作用，所以我們又做了更深入的研究，我們在生長原位摻P的n型Si層時，加入少量的Ge，研究了Ge的加入對載流子濃度的影響。研究表明，即使加入的Ge的量很少，也能有效地提高載流子的濃度。所以我們提出本發(fā)明專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的是提供一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法，用以滿足器件制作的需要。其核心思想是生長Si基器件材料的過程中，在生長n型Si層時，摻入少量Ge，從而達到提高載流子濃度，降低電阻的目的，而同時Ge的加入不影響或基本不影響器件的性能。
本實用新型專利是通過如下方法實現(xiàn)的本發(fā)明一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法，其特征在于，包括如下步驟它是在進行原位摻雜生長n型硅的過程中摻入鍺來實現(xiàn)的。
其中用化學(xué)汽相淀積方法或氣體源分子束外延方法生長n型硅時，用硅烷或乙硅烷作為硅源，用磷烷作為n型摻雜氣體，同時加入少量的鍺烷，用以增強摻雜，提高n型摻雜濃度。
其中在在生長的n型硅層中，鍺的含量少于5％，從而基本上不改變硅材料的性質(zhì)。
其中用n型的鍺組分較低的鍺化硅層代替n型的硅層，以達到提高載流子濃度、減小電阻。


為進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作一詳細的描述，其中圖1是制作硅鍺/硅(SiGe/Si)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的材料截面示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本發(fā)明一種誘導(dǎo)增強摻雜的方法，包括如下步驟在襯底01上，先后生長n型Si收集區(qū)接觸層02、n型Si收集區(qū)層03、p型硅鍺(SiGe)基區(qū)層04、n型Si發(fā)射區(qū)層05和n型Si發(fā)射極歐姆接觸層06。如果生長的材料表面的n型Si發(fā)射極歐姆接觸層06的載流子濃度不是足夠高，為實現(xiàn)好的歐姆接觸，減小電阻，人們常用離子注入的方法來提高其載流子濃度，這樣，增加了工藝過程，而且要經(jīng)過高溫退火過程來激活雜質(zhì)原子，對材料及器件的性能造成影響?；蛘呷藗儾捎弥負诫s的n型多晶Si來代替n型單晶Si歐姆接觸層。如果在生長表面的n型發(fā)射極歐姆接觸層06時，摻入少量的Ge，就能提高其載流子濃度，可以直接在上面制作好的歐姆接觸，這樣可以避免離子注入引入的損傷，同時避免了高溫退火引起的材料應(yīng)變馳豫等。當(dāng)然，在生長收集區(qū)接觸層02時，也可以摻入適量的Ge。由于引入Ge的含量很低就可以達到提高載流子濃度的目的，而不會對器件的性能造成大的影響。
其中用化學(xué)汽相淀積方法或氣體源分子束外延方法生長n型硅時，用硅烷或乙硅烷作為硅源，用磷烷作為n型摻雜氣體，同時加入少量的鍺烷，用以增強摻雜，提高n型摻雜濃度。
其中在在生長的n型硅層中，鍺的含量少于5％，從而基本上不改變硅材料的性質(zhì)。
其中用n型的鍺組分較低的鍺化硅層代替n型的硅層，以達到提高載流子濃度、減小電阻。
權(quán)利要求
1.一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法，其特征在于，包括如下步驟它是在進行原位摻雜生長n型硅的過程中摻入鍺來實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法，其特征在于，其中用化學(xué)汽相淀積方法或氣體源分子束外延方法生長n型硅時，用硅烷或乙硅烷作為硅源，用磷烷作為n型摻雜氣體，同時加入少量的鍺烷，用以增強摻雜，提高n型摻雜濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法，其特征在于，其中在在生長的n型硅層中，鍺的含量少于5％，從而基本上不改變硅材料的性質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高n型硅原位摻雜載流子濃度的方法，其特征在于，其中用n型的鍺組分較低的鍺化硅層代替n型的硅層，以達到提高載流子濃度、減小電阻。
全文摘要
一種提高n型硅(Si)原位摻雜濃度的方法，它是在進行Si原位摻雜生長的過程中摻入鍺(Ge)來實現(xiàn)。也可以說，它是生長n型原位摻雜的Ge組分較低的SiGe材料代替n型Si材料，以達到提高載流子濃度、減小電阻等目的。
文檔編號H01L21/205GK1531024SQ0311995
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者成步文 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所