在有源装置区中具有埋入介电区的双极结晶体管制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在有源装置区中具有埋入介电区的双极结晶体管。一种双极结晶体管的装置结构及制造方法。形成沟槽隔离区沿侧壁环绕有源装置区。形成介电区从该有源装置区的侧壁横向延伸进入该有源装置区。该介电区位于该有源装置区的顶面之下，使得该有源装置区的一部分位于该顶面及该介电区之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体装置以及集成电路制造，并且尤其涉及双极结晶体管的制造方法和装置结构。
技术介绍
双极结晶体管除了其他最终用途外，可在高频及高功率应用中被发现。特别是，双极结晶体管的具体最终用途可用于无线通信系统和移动装置、开关及振荡器的放大器。双极结晶体管也可以用在高速逻辑电路。双极结晶体管是三端子的电子装置，其包括射极、本质基极和集极，由不同的半导体材料区来定义。在该装置结构中，本质基极位于射极与集极之间。NPN双极结晶体管可包括构成该射极与集极的n型半导体材料区，及构成本质基极的p型半导体材料区。PNP双极结晶体管包括构成射极与集极的p型半导体材料区，及构成本质基极的n型半导体材料区。在操作中，基极-射极结是正向偏压，基极-集极结是反向偏压。集极-射极电流可以藉由基极-射极电压进行控制。需要改进用于双极结晶体管的制造方法及装置结构。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于制造装置结构的方法。形成沟槽隔离区沿侧壁环绕有源装置区。形成介电区从该有源装置区的侧壁横向延伸进入该有源装置区。该介电区位于该有源装置区的顶面之下，使得一部分的有源装置区位于该顶面及该介电区之间。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于双极结晶体管的装置结构。该装置结构包括：沟槽隔离区，其位于该半导体衬底内；有源装置区，具有顶面及与该沟槽隔离区共同延伸的侧壁；以及介电区，从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入该有源装置区。该有源装置区由半导体衬底的一部分构成。该介电区位于该有源装置区的顶面之下，使得一部分的有源装置区位于该顶面及该介电区之间。附图说明附图包含在说明书中，并与以上披露的本专利技术以及以下示出的实施方式的详细描述的一般说明构成本说明书的一部分，附图示出本专利技术的各种实施例，并一起用于解释本专利技术的实施方式。图1-5是根据本专利技术的一个实施例，用于制造装置结构的处理方法的连续制造阶段的衬底的一部分的横截面图。图6是根据本专利技术的替代实施例的处理方法制造类似于图5的装置结构剖面图。具体实施方式参考图1及根据本专利技术的一个实施例，衬底10包括可用以形成集成电路装置的单晶半导体材料。例如，衬底10可以包括单晶含硅材料，诸如本体单晶硅晶圆。构成衬底10的半导体材料可包括电活性掺杂剂，其改变衬底10的电性能，并且还可以包括在其顶面的视需要的外延层。沟槽隔离区12在衬底10内形成并延伸进入衬底10到给定的深度d1。沟槽隔离区12界定各自由衬底10的半导体材料构成的有源装置区14及集极接触区16，并且提供电隔离。该集极接触区16位于该有源装置区14的附近并且由沟槽隔离区12的其中一个与该有源装置区14分隔开来。沟槽隔离区12的位置及安排定义了该有源装置区14的大小、几何形状、以及边界与集极接触区16的位置。有源装置区14具有侧壁15位于其边界并与沟槽隔离区12的接触互补侧壁共同延伸深度d1。沟槽隔离区12可以藉由浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，STI)技术形成，该技术涉及以光刻及干式蚀刻工艺来界定该沟槽，沉积电绝缘体填充该沟槽，并且使用例如化学机械研磨(CMP)来平坦化相对于衬底10的顶面的电绝缘体。该沟槽隔离区12可以包括介电材料，例如经化学气相沉积技术所沉积的硅的氧化物(例如，二氧化硅(SiO2))。该有源装置区14可界定双极结晶体管的集极18，或者可以包括集极18。该集极18可以构成该有源装置区14的全部或一部分，并且可以由衬底10的半导体材料构成。集极18的导电率可通过例如电活性掺杂剂的离子植入或是在衬底10的顶面生长掺杂外延层而提高。副集极(sub-collector)20可以以沟槽隔离区12下方的深度在衬底10中横向延伸，以便耦合集极18与集极接触区16。集极接触区16、集极18、及副集极20是由半导体衬底10的材料构成，并有共同的导电类型。介电层22、24被依次沉积并铺设图案化的蚀刻掩模26。每个介电层22、24可以由具有介电常数(例如，介电率(permittivity))特性的介电材料的电绝缘体构成。在一个实施例中，介电层22可以包括藉由化学气相沉积(CVD)沉积的二氧化硅，及介电层24可以由使用化学气相沉积法沉积的氮化硅(Si3N4)构成。蚀刻掩模可以由一层感光材料，诸如有机光刻胶构成，可以藉由旋涂工艺铺设、预烘焙、暴露于通过光掩模的投射光、曝光后烘烤、并用化学显影剂显影。蚀刻掩模26包括开口28、30，它们相对于有源装置区14而位于沟槽预定位置以用于延伸到该沟槽隔离区12。介电层22、24的蚀刻是通过蚀刻工艺以化学蚀刻选择性移除构成的介电材料并且延伸开口到沟槽隔离区12的顶面来进行，从而界定用于随后的蚀刻工艺的图案化的硬掩模。该蚀刻工艺可以包括湿式化学蚀刻工艺或干式蚀刻工艺，例如反应离子蚀刻(RIE)。该蚀刻掩模26可以随后被移除。如果包括光刻胶，在后续的清洁过程中，该蚀刻掩模26可以通过灰化或溶剂剥离来移除。参考图2，其中，类似的附图标记参照到类似图1的特征，该处理方法的后续制造阶段中，沟槽32、34在沟槽隔离区12内使用蚀刻工艺而以开口28、30的位置来界定。用于蚀刻沟槽隔离区12的介电材料的蚀刻工艺具有化学蚀刻选择性以比有源装置区14的半导体材料及介电层24更高的速率(即，选择性的)移除介电材料。该蚀刻工艺可以包括干式蚀刻工艺，例如反应离子蚀刻(RIE)。蚀刻工艺被定时，使得沟槽32、34延伸到沟槽隔离区12的深度d2小于深度d1。所以，沟槽32及34只是部分地延伸到沟槽隔离区12，而不是下层的衬底10。沟槽32、34与有源装置区14共同延伸而不穿透到其侧壁15。参考图3，其中，类似的附图标记参照到类似图1的特征，该处理方法的后续制造阶段中，在沟槽32、34的初始部分蚀刻后，于沟槽32、34边界的侧壁上形成间隙壁36。一种各向异性蚀刻工艺可被用于保形介电层以形成间隙壁36。间隙壁36可以由电绝缘体构成，例如使用化学气相沉积的氮化硅(Si3N4)沉积。间隙壁36是在工艺流程中随后被移除的牺牲元件，因此，不存在于完成的装置结构中。形成间隙壁36之后，在开口28、30的位置使用蚀刻工艺令沟槽32、34延伸进入沟槽隔离区12更大的深度。用于蚀刻沟槽隔离区12的介电材料的蚀刻工艺具有化学蚀刻选择性以比有源装置区14的半导体材料、间隙壁36及介电层24的介电材料更高的速率(即，选择性的)移除介电材料。该蚀刻工艺可以包括干式蚀刻工艺，例如反应离子蚀刻(RIE)。蚀刻工艺被定时，使得沟槽32、34延伸到沟槽隔离区12的深度d3小于深度d1但大于深度d2。所以，部分蚀刻的结果，沟槽32及34只是部分地延伸到沟槽隔离区12，而不是下层的衬底10。沟槽32、34是与有源装置区14共同延伸而不穿透到其侧壁15。高能离子，如单头箭头38示意所示，利用离子植入引入到有源装置区14以形成有源装置区14的受损区40、42。离子轨迹利用沟槽32、34提供的入口而撞击(impinge)该有源装置区14的侧壁15，并且离子38以一范围且范围分散(rangestraggle)的方式穿透该有源装置区14在侧壁15下方的半导体材料。植入条件(例如，角度，离子能量，剂量)可以修改以调节受损区40、42的特征。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造装置结构的方法，该方法包括：形成沟槽隔离区，该沟槽隔离区沿着侧壁环绕有源装置区；以及形成介电区，该介电区从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入该有源装置区，其中，该介电区位于该有源装置区的顶面之下，使得该有源装置区的一部分位于该顶面及该介电区之间。

【技术特征摘要】
2015.06.23 US 14/747,6681.一种制造装置结构的方法，该方法包括：形成沟槽隔离区，该沟槽隔离区沿着侧壁环绕有源装置区；以及形成介电区，该介电区从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入该有源装置区，其中，该介电区位于该有源装置区的顶面之下，使得该有源装置区的一部分位于该顶面及该介电区之间。2.如权利要求1所述的方法，其中，该有源装置区由半导体材料构成，并且形成从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入到该有源装置区的该介电区包括：形成沟槽，该沟槽部分地延伸穿过与该有源装置区的该侧壁的一部分共同延伸的该沟槽隔离区；以及形成在该半导体材料内的受损区，该受损区位于该有源装置区的该侧壁的该部分的下方。3.如权利要求2所述的方法，其中，形成从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入该有源装置区的该介电区更包括：以选择性蚀刻工艺移除该受损区，该选择性蚀刻工艺使用比周围的半导体材料更高的蚀刻速率移除该受损区，其中，该介电区包括气隙。4.如权利要求3所述的方法，更包括：该受损区被移除后，使用保留并关闭该气隙的定向沉积工艺填充介电材料至该沟槽。5.如权利要求2所述的方法，其中，形成从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入该有源装置区的该介电区更包括：以氧化工艺将该有源装置区的该受损区转换为第一介电材料。6.如权利要求5所述的方法，更包括：该受损区被转换成该第一介电材料之后，用第二介电材料填充该沟槽。7.如权利要求2所述的方法，其中，形成从该有源装置区的该侧壁横向延伸进入该有源装置区的该介电区更包括：向该有源装置区的该部分植入离子，该离子具有被引导到该沟槽的离子轨迹。8.如权利要求7所述的方法，其中，该离子的该离子轨迹相对于该装置区的该顶面以及该有源装置区的该侧壁成角度。9.如权利要求2所述的方法，其中，形成该沟槽，该沟槽部分地延伸穿过该沟槽隔离区，该沟槽隔离区与该有源装置区的该侧壁的一部分共同延伸，包括：在该沟槽隔离区蚀刻该沟槽至第一深度；在该有源装置区的该侧壁铺设间隙壁于该第一深度上方；以及铺设该间隙壁后，在该沟槽隔离区蚀刻该沟槽至第二深度，该第二深度大于该第一深度，以露出该有源装置区的该侧壁在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·卡米洛卡斯蒂略，V·贾殷，M·H·哈提尔，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY