双极结晶体管（BJT）基极导体回调制造技术

一些实施例针对一种双极结晶体管(BJT)，BJT具有形成在半导体衬底的主体内的集电极区以及布置在半导体衬底的上表面上方的发射极区。BJT包括布置在半导体衬底的上表面上方的基极区，基极区将发射极区和集电极区垂直分隔开。基极区布置在导电基极层内并且与导电基极层接触，导电基极层将电流传递至基极区。相对于一些传统的方法，基极区包括平坦底面，平坦底面增大了基极区和半导体衬底之间的接触面积，因此减小了集电极/基极结处的电阻。基极区也可以包括基本上垂直的侧壁，基本上垂直的侧壁增大了基极区和导电基极层之间的接触面积，因此改进了至基极区的电流传递。本发明专利技术的实施例还涉及双极结晶体管(BJT)基极导体回调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及集成电路器件，更具体地，涉及双极结晶体管(BJT)基极导体回调。
技术介绍
双极结晶体管(BJT)常用于数字和模拟集成电路(IC)器件以用于高频应用。BJT包括共享阴极或阳极区的两个p-n结，其称为基极。基极将具有相同导电类型的两个区域(称为发射极和集电极)分隔开，发射极和集电极的导电类型与基极的导电类型相反。取决于导电类型，BJT可以是NPN种类或PNP种类。异质结双极晶体管(HBT)是将不同的半导体材料用于发射极/集电极和基极的一种类型的BJT。相对于BJT，通过使用不同的材料，HBT减少了从基极至发射极区内的空穴的注入。因此，HBT比BJT支撑更高的频率(例如，几百GHz)。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种晶体管，包括：集电极区，布置在半导体衬底的主体内，所述集电极区具有第一导电类型；基极电介质，布置在所述半导体衬底的上表面上方并且包括位于所述集电极区上方的基极电介质开口；基极区，布置在所述基极电介质开口内，所述基极区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型并且在集电极/基极结处与所述集电极区接触；基极层，与所述基极区的上表面和侧壁均接触并且在所述基极电介质的上表面上方横向延伸；以及发射极区，位于所述基极区上方，所述发射极区具有所述第一导电类型并且在基极/发射极结处与所述基极区接触。本专利技术的另一实施例提供了一种方法，包括：在半导体衬底的主体内
形成集电极区，所述集电极区具有第一导电类型；在所述半导体衬底的上表面上方形成介电层；在所述介电层上方形成导电基极层，所述导电基极层具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；在所述导电基极层内形成凹槽；沿着所述凹槽的垂直侧壁形成间隔件层，并且所述间隔件层覆盖所述凹槽的底面；通过第一蚀刻工艺去除覆盖所述凹槽的所述底面的所述间隔件层的部分以暴露所述导电基极层的部分；通过第二蚀刻工艺和第三蚀刻工艺去除所述导电基极层的部分以暴露所述介电层的部分；通过第四蚀刻工艺去除所述介电层的部分，所述第四蚀刻工艺暴露所述半导体衬底的所述上表面的部分；以及沿着所述半导体衬底的所述上表面的部分并且沿着所述导电基极层的侧壁选择性地设置硅锗(SiGe)，其中，所述SiGe在所述导电基极层内形成基极区，所述基极区具有所述第二导电类型。根据本专利技术的又一实施例，提供了一种晶体管，包括：集电极区，形成在半导体衬底的主体内，所述集电极区具有第一导电类型；发射极区，布置在所述半导体衬底的上表面上方，所述发射极区具有所述第一导电类型；以及硅锗(SiGe)基极区，布置在所述半导体衬底的所述上表面上方并且将所述发射极区和所述集电极区垂直分隔开，所述SiGe基极区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型并且具有基本上垂直的侧壁，所述基本上垂直的侧壁从所述SiGe基极区的上表面连续地延伸至所述半导体衬底的所述上表面。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1A至图1B示出了根据本专利技术的双极结晶体管(BJT)的一些实施例的截面图。图2示出了根据本专利技术的BJT的一些实施例的截面图。图3示出了根据本专利技术的形成BJT的方法的一些实施例的流程图。图4至图19示出了根据本专利技术的共同示出BJT的形成的一系列截面图
的一些实施例。具体实施方式本专利技术提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。此外，为了易于描述，本文中可以使用“第一”、“第二”、“第三”等以区分一个或一系列图的不同元件。“第一”、“第二”、“第三”等不旨在为相应的元件的描述。因此，结合第一图描述的“第一层”可以不必对应于结合另一图描述的“第一层”。在一些方法中，通过在半导体衬底中形成集电极区(例如，n型区)，在集电极区上方形成基极介电层，以及在基极介电层上方形成多晶硅基极层来制造垂直BJT。然后进行蚀刻以形成延伸穿过多晶硅基极层并且终止于基极介电层的最上表面处的开口。在开口中形成保护衬垫以覆盖多晶硅基极层的侧壁并且终止于基极介电层的最上表面上。随后，当保护衬垫侧壁留在适当的位置时，去除保护衬垫的底部以暴露基极介电层的最上表面。然后对该暴露的表面实施蚀刻以在基极介电层中形成凹槽。该凹槽垂直向下延伸至集电极区的上部并且横向底切保护侧壁和最接近保护侧壁的基极
多晶硅层的边缘。然后基极区(例如，p型区)选择性地在凹槽中生长并且在集电极/基极结处与集电极区接触，并且随后发射极区(例如，n型区)形成在基极区上方并且在基极/发射极结处与基极区接触。因此，构建了垂直BJT。不幸地是，其中选择性地生长基极区的凹槽仅邻接基极多晶硅层的底部平坦表面，并且因此，当在该凹槽中选择性地生长基极时，在基极区和基极多晶硅层之间存在相对较小的接触面积(即，高接触电阻)。此外，由于采用的蚀刻条件，凹槽通常具有圆形(例如，凹形)的底面。该圆形表面可以在一定程度上限制集电极/基极结的面积，从而限制BJT的增益。因此，本专利技术针对垂直BJT，其中，凹槽延伸至基极多晶硅层下方并且也横向延伸至基极多晶硅层内，基极区生长在该凹槽中。因此，与其他方法相比，当选择性地生长基极区时，除了与导电基极层的下侧接触外，基极区与导电基极层的侧壁接触以增大接触面积(即，减小接触电阻)。此外，与其他方法相比，代替圆形的底面，在一些实施例中，基极区可以包括平坦的底面，这增大了基极区和集电极区之间的接触面积并且相应地减小了集电极/基极结处的电阻。图1A示出了BJT 100的一些实施例的截面图。BJT 100包括布置在半导体衬底102内的具有第一导电类型(例如，具有第一掺杂浓度的n型)的集电极区104。基极区118(例如，p型)布置在集电极区104上方并且在集电极/基极结122处与集电极区104接触。具有第一导电类型(例如，具有大于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度的n型)的发射极区106布置在基极区118上方并且在基极/发射极结120处与基极区118接触。集电极区104、基极区118和发射极区106中的每个均由半导体材料制成并且通常处于n-p-n布置(由于这提供更高的性能)，但是p-n-p布置也是可以的。在BJT100的一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，包括：集电极区，布置在半导体衬底的主体内，所述集电极区具有第一导电类型；基极电介质，布置在所述半导体衬底的上表面上方并且包括位于所述集电极区上方的基极电介质开口；基极区，布置在所述基极电介质开口内，所述基极区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型并且在集电极/基极结处与所述集电极区接触；基极层，与所述基极区的上表面和侧壁均接触并且在所述基极电介质的上表面上方横向延伸；以及发射极区，位于所述基极区上方，所述发射极区具有所述第一导电类型并且在基极/发射极结处与所述基极区接触。

【技术特征摘要】
2015.02.12 US 14/620,3261.一种晶体管，包括：集电极区，布置在半导体衬底的主体内，所述集电极区具有第一导电类型；基极电介质，布置在所述半导体衬底的上表面上方并且包括位于所述集电极区上方的基极电介质开口；基极区，布置在所述基极电介质开口内，所述基极区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型并且在集电极/基极结处与所述集电极区接触；基极层，与所述基极区的上表面和侧壁均接触并且在所述基极电介质的上表面上方横向延伸；以及发射极区，位于所述基极区上方，所述发射极区具有所述第一导电类型并且在基极/发射极结处与所述基极区接触。2.根据权利要求1所述的晶体管，其中，所述集电极区由硅(Si)制成，所述基极区由硅锗(SiGe)制成，所述基极层由多晶硅制成，并且所述发射极区由多晶硅制成。3.根据权利要求2所述的晶体管，其中，所述发射极区具有T形或π形，并且所述晶体管还包括布置在T形或π形发射极区的下水平表面和多晶硅基极层的上表面之间的介电层。4.根据权利要求3所述的晶体管，其中，所述T形或π形发射极区的水平部分的垂直侧壁和所述介电层的垂直侧壁形成连续的平坦表面，所述连续的平坦表面从所述发射极区的上表面延伸至所述多晶硅基极层的所述上表面；其中，所述T形或π形发射极区的垂直部分延伸穿过所述介电层和所述多晶硅基极层至SiGe基极区的上表面；并且其中，所述T形或π形发射极区的所述垂直部分的垂直侧壁通过间隔件层与所述介电层和所述多晶硅基极层分隔开。5.根据权利要求4所述的晶体管，其中，所述T形或π形发射极区的
\t所述垂直部分的所述垂直侧壁横向延伸超出所述SiGe基极区的垂直侧壁。6.一种方法，包括：在半导体衬底的主体内形成集电极区，所述集电极区具有第一导电类型；在所述半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐力田，杜友伦，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71