形成双极晶体管的浅基区的方法技术

所公开的主题提供了一种形成双极晶体管的方法，包括形成双极晶体管的浅基区的方法。该方法包括在用第一类型掺杂剂掺杂的材料的第一层上方淀积第一绝缘层。该第一层形成在衬底上方。该方法还包括基于目标掺杂剂分布来更改第一氧化物层的厚度并且在该第一层中注入第一类型的掺杂剂。该掺杂剂以基于所更改的该第一绝缘层厚度和该目标掺杂剂分布而选择的能量被注入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及双极晶体管，并且更具体地涉及形成双极晶体管 的浅基区。
技术介绍
双极晶体管包括用n型或p型材料交替掺杂的发射区、基区和集 电区。例如，npn双极晶体管包括用n型材料掺杂的发射区、用p型材 料掺杂的基区和用n型材料掺杂的集电区。对于另一个实例，pnp双极 晶体管包括用p型材料掺杂的发射区、用n型材料掺杂的基区和用p型 材料掺杂的集电区。因此双极晶体管的结构和工作参数至少部分地由 被用来掺杂发射极、基极和/或集电极区域的具体工艺所产生的掺杂剂 分布(dopant profile )确定。图1A、 1B、 1C和1D概念上示出了用于形成npn双极晶体管的传 统技术。最初，如图1A所示，SOI衬底100被用作本专利技术的起始材料。 如图1A所示，SOI衬底100由体(bulk)衬底100a、埋置绝缘层100b 和有源层100c构成。通常体硅100a由硅构成，埋置绝缘层100b由二氧 化硅(所谓的"BOX"层)构成，并且有源层100c由(掺杂的或未掺杂 的)硅构成。可以很容易地从各种商业上已知的来源来获得这样的S01 结构。通常，埋置绝缘层100b将相对厚，例如在约0.5-2微米的量级， 而有源层100c可以具有约2微米的初始厚度。此后，如图1A所示，掺杂的硅层105形成在有源层100c上方。硅 层105被用例如磷、砷的N型掺杂剂材料掺杂，使得它具有约2-15欧姆 /厘米的电阻率，该电阻率对应于约2xl0"到2.5xl015个离子/cm3的掺 杂剂浓度。硅层105是在外延反应器中被淀积的外延硅层。在该情形 下，可以通过在用来形成层105的工艺期间将掺杂剂材料引入到外延反应器中来掺杂外延硅层105。然而，也可以通过在形成硅层105之后 执行离子注入工艺来将掺杂剂材料引入到硅层105中。请注意，硅层 105内的掺杂剂原子的分布在它的整个深度上可能不是均匀的。仅仅出于说明的目的，附图描绘了有源层100c与硅层105之间的 界面。实际上，这两层之间的区别可能非常难以限定。然而，仅仅出 于说明的目的示出了不同的层。硅层105相对厚。在一个示例性实施 例中，硅层105具有约l-30微米范围的厚度，这取决于具体的应用。 此后，通过执行例如热氧化在硅层105上方形成氧化物层110 (例如二 氧化硅)。在处理中的这点上，可以通过执行掺杂剂注入工艺(如箭 头115所示)来形成pnp双极晶体管，该掺杂剂注入工艺能够被执行以 便在硅层105中注入掺杂剂物质。例如，掺杂剂注入工艺115可以被用 来将例如硼的p型掺杂剂注入到硅层105中来形成掺杂区120。然而， 图l描绘了npn双极晶体管的形成，因此这个步骤没有被执行。现在参考图1C，热氧化工艺能够被用来生长二氧化硅层110的所 选择的部分。在所示出的实施例中，热氧化工艺被用来生长部分125 (1-2)并且掩模层(未示出)被用来防止这些部分之间的区域生长。 热氧化和随之发生的部分125的生长消耗了掺杂区120的一部分。现在参考图1D，对于npn双极晶体管的基区130可以通过在硅层 105的一部分中注入p型掺杂剂来形成，如箭头135所示。在基区130中 的掺杂剂浓度通常为约1016-1018个离子/ 113。掺杂剂通常以对于硼(p 型掺杂剂)而言大于约50 keV、并且在pnp双极晶体管的可替代情形 下对于例如磷的n型掺杂剂而言100keV的能量被注入。这些相对高的 注入能量通常导致高的注入离散度(implant straggle )并且致使被注 入的掺杂剂物质具有深深地延伸到硅层105中的相对浅的峰。例如， 基区130的深度可以远大于几千埃。以这些高能量注入掺杂剂浓度也 可能导致在基区130中的沟道效应。例如，掺杂剂原子的小部分可能 在与硅晶格相撞之前就非常深地穿入到层105中。可以通过减小用于注入工艺135的能量来增大在基区130中掺杂 剂浓度的尾部(trail)的斜率。然而，在较低能量下注入的掺杂剂物质遭受表面问题，例如，本征氧化物变化可能影响注入分布。因此， 这些低能量技术要求物质的表面制备和/或其它非标准的注入技术，这极大地增加了注入工艺的复杂度和成本。使用例如BF2的材料也可以 帮助减轻这些问题。然而，BF2的使用可能导致由于氟组分而引起的 污染和/或其它问题。本专利技术涉及解决上述问题中的一个或多个的影响。
技术实现思路
下面介绍所公开的主题的简化摘要以便提供对所公开主题的一 些方面的基本理解。这个摘要不是所公开主题的穷尽性的总结。其不 意图来确定所公开主题的关键或重要元素或者来描写所公开的主题 的范围。其唯一的目的是以简化的形式来介绍一些概念作为稍后要讨 论的更详细描述的序言。在所公开的主题的一个实施例中，提供了 一种用于形成双极晶体 管的方法。该方法包括在用第一类型掺杂剂掺杂的材料的第一层上方 形成笫一绝缘层。该第一层形成在衬底上方。该方法还包括基于目标 掺杂剂分布来更改第一绝缘层的厚度并且在该第一层中注入第一类 型的掺杂剂。该掺杂剂以基于所更改的该第一绝缘层的厚度和该目标 掺杂剂分布而选择的能量被注入。在所公开的主题的另一个实施例中，提供了一种双极晶体管。该 双极晶体管包括衬底、形成在该村底上方的材料的第一层以及第一氧 化物层。该第一层包括用第一类型的掺杂剂掺杂的第一部分和用第二 类型的掺杂剂掺杂的第二部分，该第二类型与该第一类型相反。该第 二部分通过以下步骤来被掺杂基于目标掺杂剂分布来更改第一绝缘 层的厚度并且在该第一层中注入第一类型的掺杂剂。该掺杂剂以基于 该第一绝缘层厚度和该目标掺杂剂分布而选择的能量被注入。附图说明参考结合附图的下面的描述可以理解所公开的主题，在附图中相似的附图标记标明相似的元件，并且在附图中图1A、 1B、 1C和1D在概念上示出了用于形成双极晶体管的传统 才支术的方面；图2A、 2B、 2C和2D在概念上示出了才艮据所一J^开的主题的、用于 形成npn双极晶体管的技术的第 一 示例性实施例；图3A和3B在概念上示出了根据所公开的主题的、用于形成npn 双极晶体管的基极的技术的第二示例性实施例；图4在概念上示出了根据所公开的主题的、例如可以使用图2和图 3所示的第一和第二示例性实施例而形成的掺杂剂分布的示例性实施 例；图5在概念上示出了根据所公开的主题而形成的掺杂剂分布的示 例性实施例；以及图6在概念上示出了传统的掺杂剂分布与根据所公开的主题而形 成的掺杂剂分布的比较。虽然所公开的主题容易进行各种修改和具有可替代形式，但是在述了该具体实施例。然而，应当理解，在这里的具体实施例的描述并 不意图来将所公开的主题限制到所公开的特定形式，而是正相反地， 本专利技术意图覆盖落入如所附权利要求限定的所公开主题的范围内的 所有修改、等同物和可替代方案。具体实施方式下面描述了所公开主题的示例性实施例。为了清楚，在本说明书 中并没有描述实际实施方案的所有特征。当然将明白，在任何这样的 实际实施例的开发中，应当进行许多实施方案特有的决策来实现开发 者的特有目标，例如符合系统有关的和商业有关的约束，其会从一个实施方案到另一个实施方案而变化。此外，将明白，这样的开发努力 可能是复杂的并且耗时的，但是仍然会是享有本专利技术益处的本领域技 术人员采取的惯例(r本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成双极晶体管的方法，包含以下步骤：　在用第一类型掺杂剂掺杂的材料的第一层上方形成第一绝缘层，所述第一层形成在衬底上方；　基于目标掺杂剂分布来更改所述第一绝缘层的厚度；以及　在所述第一层中注入第一类型的掺杂剂，所述掺杂 剂以基于所更改的所述第一绝缘层厚度和所述目标掺杂剂分布而选择的能量下被注入。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ克鲁特西克，CJ斯派尔，
申请(专利权)人：卓联半导体美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]