專利名稱：使用選擇性介質(zhì)淀積的雙極晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及雙極晶體管。更具體而言，本發(fā)明涉及具有增強的性 能的雙極晶體管。
背景技術(shù)：
除了場效應(yīng)晶體管、電阻、二極管、電容器之外，通常半導(dǎo)體電路還 包括雙極晶體管。由于常常需要制造雙極晶體管以提供具有更快速度的半 導(dǎo)體電路，因此在半導(dǎo)體電路領(lǐng)域雙極晶體管是需要的。雖然在半導(dǎo)體電路中，雙極晶體管提供了性能上的有益效果，但其并 不是完全沒有問題。雙極晶體管通常更難于制造，因此與場效應(yīng)晶體管相 比，典型地，雙極晶體管需要更復(fù)雜的制造工藝。給定這樣的制造工藝的 復(fù)雜性，與場效應(yīng)晶體管制造工藝相比，雙極晶體管需要較高的熱預(yù)算。 較高的熱預(yù)算增加了有害的效應(yīng)例如不希望的摻雜劑擴散效應(yīng)的可能性。在用于制造雙極晶體管的可能的方法中，通常自對準方法是希望的。通常，用于制造雙極晶體管的自對準方法的特征在于不使用會帶來光刻偏差的光刻方法將發(fā)射極區(qū)域?qū)实交鶚O區(qū)域。與使用非自對準方法制造的雙極晶體管相比，自對準雙極晶體管具有性能優(yōu)勢。具體而言，典型地，與使用非自對準方法制造的雙極晶體相比，自對準的雙極晶體管具有更高的震蕩頻率、減小的寄生基極電阻以及減小的噪聲。在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中公知自對準的雙極晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法。例如，Okita在美國專利N0.5,234,844中，教導(dǎo)了用于超高速集成電路的自對準的雙極晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法。在所參考的該現(xiàn)有技術(shù)中， 自對準的雙極晶體管結(jié)構(gòu)具有基本上同軸對稱的結(jié)構(gòu)。此夕卜，Inoue等在"Self-Aligned Complementary Bipolar TransistorsFabricated with a Selective-Oxidation Mask", IEEE Trans, on Electron Devices, Vol.34(10)， 1987，pp.2146-52中教導(dǎo)了使用了 2pm外延層和非 LOCOS溝槽隔離的自對準的雙極晶體管。在所參考的該現(xiàn)有技術(shù)中，通 過穿過氮化硅層的離子注入形成有源基極和發(fā)射極區(qū)域。需要另外的自對準的雙極晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法，該另外的自對準 雙極晶體管結(jié)構(gòu)具有增強的性能并易于制造。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種包括自對準雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，以及用于制 造所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括集電 極區(qū)域和位于所述集電極區(qū)域之上并接觸所述集電極區(qū)域的內(nèi)部基極表面 區(qū)域。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括位于所述半導(dǎo)體襯底之上的垂直間隔物層。 所述垂直間隔物層具有對準所述內(nèi)部基極表面區(qū)域的孔。所述孔具有嵌入 到所述孔的側(cè)壁內(nèi)并對準所迷孔的側(cè)壁的水平間隔物層。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 還包括位于所述孔內(nèi)并接觸所述內(nèi)部基極表面區(qū)域的發(fā)射極層。一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括注入橫向連接 至半導(dǎo)體襯底內(nèi)的內(nèi)部基極表面區(qū)域的外部基極區(qū)域。使用在屏蔽介質(zhì)層上設(shè)置的離子注入掩模層進行所述注入。所述半導(dǎo)體襯底包括位于所迷離 子注入掩模層之下的所述內(nèi)部基極表面區(qū)域和位于所述內(nèi)部基極表面區(qū)域 之下的集電極區(qū)域。所述方法還包括在注入所述外部基極區(qū)域之后，在鄰 近所述離子注入掩模層的所述屏蔽介質(zhì)層上選擇性地淀積垂直間隔物層。 所述方法還包括從所述屏蔽介質(zhì)層剝離所述離子注入掩模層以在所述垂直 間隔物層內(nèi)產(chǎn)生孔。在所述孔的基底處暴露所述屏蔽介質(zhì)層。所述方法還 包括去除在所述孔的所述基底處的所述屏蔽介質(zhì)層。最后，所述方法包括 將發(fā)射極層形成到所述孔內(nèi)并使所迷發(fā)射極層接觸所迷內(nèi)部基極表面區(qū) 域。另一用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括使用在半導(dǎo)體襯底上的屏蔽介質(zhì)層上設(shè)置的離子注入掩模層注入橫向連接至內(nèi)部基極表面區(qū)域的外部基 極區(qū)域，所述半導(dǎo)體襯底具有位于所述離子注入掩模層之下的所述內(nèi)部基 極表面區(qū)域和在所述內(nèi)部基極表面區(qū)域之下設(shè)置的集電極區(qū)域。所述另一 方法還包括在注入所述外部基極區(qū)域之后，在所述屏蔽介質(zhì)層之上選擇性 地生長垂直間隔物層并使所述垂直間隔物層侵占鄰近的所述離子注入掩模 層的頂表面。所述另一方法還包括從所述屏蔽介質(zhì)層蝕刻掉所迷離子注入 掩模層以在所述垂直間隔物層內(nèi)產(chǎn)生孔。在所述孔的基底處暴露所述屏蔽 介質(zhì)層，并在所述孔的側(cè)壁內(nèi)嵌入水平間隔物層并使所述水平間隔物層與 所述孔的側(cè)壁對準。所述另一方法還包括去除在所述孔的所述基底處的所 述屏蔽介質(zhì)層。所述另 一方法還包括將發(fā)射極層形成到所述孔中并使所述 發(fā)射極層接觸所述內(nèi)部基^面區(qū)域。


如下所述，在優(yōu)選的實施例的說明的范圍內(nèi)理解本發(fā)明的目的、特征 以及優(yōu)點。在附圖的范圍內(nèi)理解優(yōu)選的實施例的說明，其中附圖形成了本公開的材料部分，其中圖l到圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的一系列示意性截面圖，其示 例了在制造包括雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)期間的漸進階段的結(jié)果；以及圖9到圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的一系列示意性截面圖， 其示例了在制造包括雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)期間的漸進階段的結(jié)果。
具體實施方式
在上述附圖的范圍內(nèi)，下面將進一步詳細地描述本發(fā)明，本發(fā)明包括 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括雙極晶體管結(jié)構(gòu)。附圖僅僅 旨在示例的目的，因此不必按比例繪制。圖1到圖8示出了 一系列示意性截面圖，其示例了在根據(jù)本發(fā)明的實 施例制造包括雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)期間的漸進階段的結(jié)果。該實施例 包括本發(fā)明的第 一 實施例。圖1示出了具有外延內(nèi)部基極區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底10，該外延內(nèi)部 基極區(qū)域12在半導(dǎo)體襯底10上作為表面層。在圖1中示出的結(jié)構(gòu)還包括 位于內(nèi)部基極區(qū)域12上的屏蔽介質(zhì)層14和位于屏蔽介質(zhì)層14上的硬掩模 層16。上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10和位于其上或之上的層12/14/16包括半導(dǎo)體制造 領(lǐng)域中的常規(guī)材料并具有半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的常規(guī)尺寸?？梢允褂冒雽?dǎo)體 制造領(lǐng)域中的常規(guī)方法形成上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10和位于其上或之上的層 12/14/16。半導(dǎo)體襯底IO包括半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料的非限制性實例包括硅、 鍺、硅鍺合金、碳化硅、硅鍺碳化物合金以及化合物半導(dǎo)體材料。化合物 半導(dǎo)體材料的非限制性實例包括砷化鎵、砷化銦和磷化銦半導(dǎo)體材料。典 型地，半導(dǎo)體襯底10包括硅半導(dǎo)體材料。典型地，硅半導(dǎo)體材料具有約l 到約3mil的厚度。半導(dǎo)體襯底10包括體半導(dǎo)體材料?？蛇x地，半導(dǎo)體襯底10包括絕緣 體上半導(dǎo)體襯底或混和取向襯底。絕緣體上半導(dǎo)體襯底包括J^li半導(dǎo)體襯底、位于其上的掩埋的介質(zhì)層以及位于掩埋的介質(zhì)層上的表面半導(dǎo)體層。 混和取向襯底包括不同晶體取向的多個區(qū)域。可以使用幾種方法中的任何 一種形成絕緣體上半導(dǎo)體襯底和混和取向襯底。非限制性實例包括層壓方 法、層轉(zhuǎn)移方法以及注氧分離方法。部分半導(dǎo)體襯底10包括所希望制造的雙極晶體管的集電極區(qū)域，圖1 示例了其使用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。因此，半導(dǎo)體村底10具有第 一極性。典型地，半導(dǎo)體襯底10具有約1015到約1022摻雜劑原子每立方 厘米的摻雜劑濃度。根據(jù)本發(fā)明制造的雙極晶體管具有p-n-p摻雜方案或 者n-p-n摻雜方案。在半導(dǎo)體襯底10上的內(nèi)部基極區(qū)域12具有約50到約3000埃的外延 厚度。內(nèi)部基極區(qū)域12還具有與作為集電極區(qū)域的半導(dǎo)體襯底10的摻雜 劑極性不同或相反的摻雜劑極性。使用外延化學(xué)氣相淀積方法形成內(nèi)部基 極區(qū)域12。內(nèi)部基極區(qū)域12包括與構(gòu)成半導(dǎo)體襯底10的半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料。內(nèi)部基極區(qū)域12可以包括這樣的半導(dǎo)體材料，該半導(dǎo)體可 以從所列出的用于半導(dǎo)體襯底10的同一組半導(dǎo)體材料中選取。典型和優(yōu)選 地，當半導(dǎo)體襯底10包括硅半導(dǎo)體材料時，內(nèi)部基極區(qū)域12包括硅鍺合 金半導(dǎo)體材料。屏蔽介質(zhì)層14包括介質(zhì)材料。適宜的介質(zhì)材料的非限制性實例包括硅 的氧化物、氮化物和氮氧化物。并不排除其它元素的氧化物、氮化物和氮 氧化物?？梢允褂脦追N方法中的任何一種形成介質(zhì)材料。非限制性示例包 括熱或等離子體氧化或氮化方法、化學(xué)氣相淀積方法以及物理氣相淀積方 法。典型地，內(nèi)部基極區(qū)域12上的屏蔽介質(zhì)層14包括具有約50到約500 埃的厚度的熱氧化硅介質(zhì)材料。硬掩模16 (其一部分將最終作為離子注入掩模層)包括硬掩模材料。 硬掩模材料的非限制性示例包括硅的氧化物、氮化物以及氮氧化物。與屏 蔽介質(zhì)層相似，不排除其它元素的氧化物、氮化物和氮氧化物。典型地， 硬掩模層16和屏蔽介質(zhì)層14包括不同的介質(zhì)材料以便在隨后相對于屏蔽 介質(zhì)層14蝕刻硬掩模層16時提供希望的蝕刻選擇性。因此，當屏蔽介質(zhì) 層14包括氧化硅材料時，硬掩模層16包括氮化硅硬掩模材料或氮氧化硅 硬掩模材料。通常使用這樣的方法和材料淀積硬掩模材料，該方法和材料 與用于形成構(gòu)成屏蔽介質(zhì)層14的介質(zhì)材料的方法和材料相似或等價。屏蔽 介質(zhì)材料14上的硬掩模材料16典型地具有約500到約2000埃的厚度。圖2示出了位于硬掩^t莫層16，上的光致抗蝕劑層18。當使用光致抗蝕 劑層18作為蝕刻掩模時，構(gòu)圖硬掩模層16產(chǎn)生硬掩模層16，(其還構(gòu)成 了離子注入掩沖莫層)。使用幾種蝕刻方法中的任何一種進行上述構(gòu)圖。非 限制性的實例包括濕法化學(xué)蝕刻方法和干法等離子體蝕刻方法。目前，通 常干法等離子體蝕刻方法更普遍，因為其對于硬掩模層16，提供了可以產(chǎn) 生名義上的垂直側(cè)壁的各向異性蝕刻方法。同樣可以使用特定的濕法化學(xué) 蝕刻方法。當硬掩模層16，包括氮化硅材料時，等離子體蝕刻方法將典型 地包括用于蝕刻硬掩模層16的包含氟的蝕刻氣體成分以產(chǎn)生硬掩模層 16，。光致抗蝕劑18包括幾種光致抗蝕劑材料中的任何一種。非限制性的實 例包括正光致抗蝕劑材料、負光致抗蝕劑材料以及混和光致抗蝕劑材料。 典型地，光致抗蝕劑層18具有約3000到約10000埃的厚度。除了其它方 法外，典型地，通常通過半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中常規(guī)的旋涂、曝光以及顯影方 法產(chǎn)生光致抗蝕劑層18。圖3示出了使用硬掩模層16，和(可選的)光致抗蝕劑層18作為離子 注入掩模，通過屏蔽介質(zhì)層14注入半導(dǎo)體襯底10以形成外部基極區(qū)域12， 的結(jié)果，該外部基極區(qū)域12，連接內(nèi)部基極區(qū)域12并被內(nèi)部基極區(qū)域12 橫向分離。注入使用一定劑量的摻雜劑離子20。以約10"到約10"摻雜劑 離子每平方厘米的劑量和約10到100KeV的離子注入能量提供摻雜劑離子 20。上述離子注入條件在半導(dǎo)體襯底10內(nèi)將外部基極區(qū)域12，形成至約 1000到約5000埃的深度，使外部基極區(qū)域12，橫向連接并并入部分的內(nèi)部 基才及區(qū)域12。圖4首先示出了從硬掩模層16，剝離光致抗蝕劑層18的結(jié)果。可以使 用半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的常規(guī)的方法和材料從硬掩模層16，剝離光致抗蝕劑 層18。非限制性的實例包括濕法化學(xué)方法、干法等離子體方法和其組合方 法及其材料。圖4還示出了垂直間隔物層22 (即，在截面圖中是多個，但是在平面 圖中通常被表示為單個的層)。在本實施例中，垂直間隔物層22包括介質(zhì) 材料。選擇性地淀積介質(zhì)材料以提供高度名義上等于硬掩模層1V的高度 的垂直間隔物層22。選擇性淀積的介質(zhì)材料的非限制性的實例包括硅的氧 化物、氮化物以及氮氧化物。同樣，不排除其它元素的氧化物、氮化物以 及氮氧化物。通常，在包括氧化硅材料的屏蔽介質(zhì)層14上淀積該選擇性淀 積的氧化硅材料。通常，選擇性的介質(zhì)淀積方法可以包括，但不限于，液相淀積方法。 該方法利用活性表面的比催化活性用于表面上的選擇性淀積。在本發(fā)明的實施例中，為了在氧化硅屏蔽介質(zhì)層14上選擇性地淀積氧 化硅垂直間隔物層22 ，特定的液相淀積方法使用氫氟硅酸(hydrofluorosilicic )(即，H3SiF6)的過飽和溶液作為氧化硅淀積源。 可以通過將鋁或硼酸(即，H3B03)添加到氫氟硅酸的飽和溶液直至硼酸 飽和，來制備氫氟硅酸的過飽和溶液?？梢酝ㄟ^將二氧化硅(即，Si02) 添加到氫氟酸(即，HF)直至二氧化硅飽和，來制備氫氟硅酸的飽和溶液。 上述溶液的水解導(dǎo)致氟化的淀積的氧化硅而不是淀積的氧化硅。預(yù)期這樣 的氟化的淀積的氧化硅具有直到10原子百分比的氟含量。由于通常具有比 非氟化的淀積的氧化硅的介電常數(shù)(即，約3.5到約4.0)更低的介電常數(shù)(即，約2.5到約3.5)，所以氟化的淀積的氧化硅層還具有更優(yōu)越的電特 性?？梢栽诩s0到約35。C的溫度下制備氫氟硅酸的過飽和溶液，以及進行 選擇性的液相淀積。當根據(jù)實施例簡單地將適當制造的襯底浸入到氫氟硅 酸的過飽和溶液(或氫氟硅酸的水解過飽和溶液)中時，還可以在較高的 溫度下進行選擇性淀積。可以在美國專利No.6，955，065中找到具體的液相 外延方法的其它的細節(jié)和描述，在這里并入其全部的>5^開內(nèi)容作為參考。在制造由圖4示例了其示意性平面圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，在通常較低的 溫度(即，約O'C到35'C的范圍)下淀積垂直間隔物層22可以導(dǎo)致更有限 的熱暴露由此導(dǎo)致更有限的熱預(yù)算，從這一角度而言，使用上述選擇性淀 積方法用于形成垂直間隔物層22是理想的。圖5示出了從鄰近的垂直間隔物層22和下面的屏蔽介質(zhì)層14剝離硬 掩模層16，以在垂直間隔物層22內(nèi)形成孔Al的結(jié)果。可以使用半導(dǎo)體制 造領(lǐng)域中的常規(guī)方法和材料選擇性地剝離硬掩模層16，。典型地，可以在 升高的溫度下使用磷酸水溶液蝕刻劑相對于垂直間隔物層22和下面的屏 蔽介質(zhì)層14 (當包括氧化硅材料時)選擇性地剝離硬掩^=莫層16，(當包括 氮化硅時)。根據(jù)可選的介質(zhì)材料成分和選擇，還可以可選地使用其它的 選擇性蝕刻方法和材料。具體而言，相對于氮化硅材料，通常氫氟酸材料 是氧化硅材料的特定的蝕刻劑。同樣公知材料的特定的等離子體蝕刻方法。圖6示出了鄰近垂直間隔物層22的側(cè)壁(其在截面圖中被示例為多個， 但在平面圖中^皮表示為單個的環(huán)形間隔物層)形成水平間隔物層24 (其在截面圖中被示例為多個，但在平面圖中被表示為單個的環(huán)形間隔物層)的結(jié)果。水平間隔物層24的存在形成了源自孔A1的孔A1，。必要的水平間 隔物層24包括與垂直間隔物層22的成分不同的間隔物材料。典型但不是 唯一的，水平間隔物層24包括氮化物間隔物材料。4吏用通常常*見的均厚 (blanket)層淀積和各向異性回蝕刻的方法形成水平間隔物層24?？梢允?用這樣的方法淀積適宜的氮化物均厚層，該方法包括但不限于熱或等離 子體氮化方法、化學(xué)氣相淀積方法和物理氣相淀積方法。各向異性回蝕刻 方法典型地包括等離子體蝕刻方法。圖7示出了蝕刻在孔A1，的基底處的屏蔽介質(zhì)層14以形成由屏蔽介質(zhì) 層14，所部分界定的孔Al"的結(jié)果。在孔Al"的底部暴露作為表面區(qū)域的 內(nèi)部基極區(qū)域12。當由相似的介質(zhì)材料(即，在本實施例中的氧化物介質(zhì) 材料)形成屏蔽介質(zhì)層14和垂直間隔物層22時，可以使用單一的蝕刻劑 蝕刻它們以形成孔Al，，和垂直間隔物層22，以及屏蔽介質(zhì)層14，。圖8示出了位于圖7示例的孔Al"內(nèi)并接觸內(nèi)部基極區(qū)域12的暴露 的表面區(qū)域部分的發(fā)射極層26。典型地，發(fā)射極層26具有與由部分襯底 IO所構(gòu)成的集電極相同的摻雜極性。典型地，發(fā)射極層26具有約1017到 約10"摻雜劑原子每立方厘米的摻雜濃度。希望，外延生長接觸內(nèi)部基極 區(qū)域12的發(fā)射極層26的至少一部分以提供發(fā)射極層26的單晶部分?？蛇x 地，淀積至少發(fā)射極層26的剩余部分、或可能地所有的發(fā)射極層26作為 多晶硅或多晶硅鍺合金材料。使用化學(xué)氣相淀積方法作為外延方法或者非 外延方法用于形成發(fā)射極層26。雖然還可以使用其它的硅源材料，但是通 常使用硅烷或二氯硅烷作為硅源材料。典型地，發(fā)射極層26具有約1000 到約3000埃的厚度。圖8示出了包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示 意性截面圖。該雙極晶體管包括用于隔離發(fā)射極層26和外部基極區(qū)域12， 的垂直間隔物層22，。該垂直間隔物層22，減小了發(fā)射極層26與外部基極 區(qū)域12，之間的電容效應(yīng)。使用選擇性的淀積方法形成垂直間隔物層22，， 該方法允許以最小的熱暴露形成垂直間隔物層22，。從而，可以以增強的結(jié)精確性制造在圖8中示例的雙極晶體管。用于形成垂直間隔物層22，的 選擇性淀積方法的使用還允許以降低的工藝復(fù)雜性形成雙極晶體管。圖9到圖15示出了一系列示意性截面圖，其示例了在根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例制造包括雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)期間的漸進階段的結(jié)果。本發(fā) 明的該另 一 實施例包括本發(fā)明的第二實施例。通常圖9、圖10和圖11對應(yīng)于圖1、圖2和圖3，除了圖9、圖10 或圖11中的硬掩模16"和16"，比圖1、圖2或圖3中的硬掩模層16或16， 更薄之外。優(yōu)選地，相比于在圖1、圖2或圖3中示例的硬掩模層16或16， 的上面公開的約500到約2000埃的厚度，在圖9、圖10或圖11中的硬掩 模16"和16"，具有約100到約1000埃的厚度。如在圖12中示例的，作為較薄的硬掩模層16"，的結(jié)果，當選擇性地 在屏蔽介質(zhì)層14上生長垂直間隔物層22"對時，垂直間隔物層22，，對還橫 向向內(nèi)生長覆蓋硬掩模層16"，的外部部分。垂直間隔物層22"的這些部分 橫向向內(nèi)生長約100到1000埃的距離D 垂直間隔物層22"還限定了孔 A2，在孔A2的底部處是硬掩模層16，"。另外，在圖12中示例的用于選 擇性地淀積垂直間隔物層22"的方法和材料與在第一實施例中的圖4中示 例的用于選擇性地淀積垂直間隔物層22的方法和材料相似、等價或相同。圖13示出了構(gòu)圖硬掩模層16"，以形成在孔A2的側(cè)壁內(nèi)嵌入并對準的 源自硬掩模的內(nèi)部水平隔離物16""的結(jié)果，垂直間隔物層22"部分地限定 了孑LA2的側(cè)壁。在第二實施例中，并不是通過用于形成間隔物層的常規(guī) 的分離的淀積和回蝕刻工藝產(chǎn)生源自硬掩模的內(nèi)部水平隔離物16""。而 是，使用垂直間隔物層22"作為掩模構(gòu)圖硬掩模層16，"來產(chǎn)生內(nèi)部水平隔 離物16""。圖14示出了構(gòu)圖屏蔽介質(zhì)層14以形成屏蔽介質(zhì)層14，并同時由圖13 中示例的孔A2，形成孔A2"的結(jié)果。作為構(gòu)圖的結(jié)果，減薄垂直間隔物層 22，，(即，典型地減薄約100到約500埃的厚度)以形成垂直間隔物層22"，。 在第二實施例中由圖13的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成圖14的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的處理與在 第一實施例中由圖6的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成圖7的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的處理相似、等價或相同。圖15示出了將發(fā)射極層26形成到孔A2"中并使其^^越垂直間隔物層 22"，對的結(jié)果。與在圖8中示例的第一實施例中的發(fā)射極26相似、等價或 相同地形成第二實施例中的發(fā)射極26。圖15示出了包括根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)的示意性截面圖。在圖15中示例了其示意性截面圖的雙極晶體管同樣使 用選擇性地淀積的垂直間隔物層22"，用于隔離發(fā)射極層26與外部基極區(qū) 域12，。通過使用這樣的選擇性淀積的垂直間隔物層22，"，可以最小化用 于形成圖15的雙極晶體管的熱預(yù)算(與第一實施例相似)。由于存在這樣 的最小化的熱預(yù)算，所以可以更精確和均勻地控制結(jié)例如內(nèi)部基極區(qū)域 12。當制造這樣半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，其包括根據(jù)本實施例中的任何一個的雙極 晶體管，使用選擇性的垂直間隔物層22，，，淀積還可以減小工藝復(fù)雜度。此外，本發(fā)明的第二實施例還在通常較薄的硬掩模層16"，上過生長選 擇性淀積的垂直間隔物層22"，對，以便形成源自硬掩模的水平隔離物 16"", 水平隔離物16""被嵌入到孔A2"的側(cè)壁內(nèi)并對準孔A2"的側(cè)壁， 其中垂直間隔物層22，"部分地限定了孔A2"的側(cè)壁。孑L A2"暴露了內(nèi)部 基極區(qū)域12的表面區(qū)域。本發(fā)明的優(yōu)選實施例示例了本發(fā)明而不是限制本發(fā)明?？梢詫@樣的 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法、材料、結(jié)構(gòu)以及尺寸做出修正或修改，其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的雙極晶體管，但是卻仍提供了包括根 據(jù)本發(fā)明進而根椐所附權(quán)利要求的雙極晶體管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底，包括集電極區(qū)域和位于所述集電極區(qū)域之上并接觸所述集電極區(qū)域的內(nèi)部基極表面區(qū)域；垂直間隔物層，位于所述半導(dǎo)體襯底上，所述垂直間隔物層具有對準所述內(nèi)部基極表面區(qū)域的孔，所述孔具有嵌入到所述孔的側(cè)壁內(nèi)并對準所述孔的側(cè)壁的水平間隔物層；以及發(fā)射極層，位于所述孔內(nèi)并接觸所述內(nèi)部基極表面區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括n-p-n雙 極晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括p-n-p雙極晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述內(nèi)部基極表面區(qū)域包括硅 鍺合金材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述垂直間隔物層包括氧化物 介質(zhì)材料以及所述水平間隔物層包括氮化物介質(zhì)材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述發(fā)射極層的一部分還接觸 所述垂直間隔物層的頂表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中接觸所述垂直間隔物層的所述 頂表面的所述發(fā)射極層的所述部分包括多晶材料，以及接觸所迷內(nèi)部基極 區(qū)域的所述發(fā)射極層的一部分包括單晶材料。
8. —種用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟使用位于半導(dǎo)體襯底上的屏蔽介質(zhì)層上的離子注入掩模層注入橫向連 接至內(nèi)部基極表面區(qū)域的外部基極區(qū)域，所述半導(dǎo)體襯底具有位于所述離 子注入掩模層之下的所述內(nèi)部基極表面區(qū)域和位于所述內(nèi)部基極表面區(qū)域 之下的集電極區(qū)域；在注入所述外部基極區(qū)域之后，在鄰近所述離子注入掩模層的所述屏蔽介質(zhì)層之上選擇性地淀積垂直間隔物層；從所述屏蔽介質(zhì)層剝離所述離子注入掩模層以在所述垂直間隔物層內(nèi)產(chǎn)生孔，在所述孔的基底處暴露所述屏蔽介質(zhì)層；去除在所述孔的所述基底處的所述屏蔽介質(zhì)層；以及 將發(fā)射極層形成到所述孔中并使所述發(fā)射極層接觸所述內(nèi)部基極表面區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述垂直間隔物層包括氧化物材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述選擇性淀積使用選擇性淀積的 氧化物介質(zhì)材料。
11. 根椐權(quán)利要求8的方法，其中所述選擇性淀積使用液相淀積方法。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述液相淀積方法使用氫氟硅酸的 過飽和溶液。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中形成所述發(fā)射極層將所述發(fā)射極層 形成為與所述內(nèi)部基極區(qū)域接觸的單晶材料和與所述垂直間隔物層接觸的 多晶材料。
14. 一種用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟使用在半導(dǎo)體襯底上的屏蔽介質(zhì)層上的離子注入掩模層注入橫向連接 至內(nèi)部基極表面區(qū)域的外部基極區(qū)域，所述半導(dǎo)體村底具有位于所述離子 注入掩模層之下的所述內(nèi)部基極表面區(qū)域和位于所迷內(nèi)部基極表面區(qū)域之 下的集電極區(qū)域；在注入所迷外部基極區(qū)域之后，在所述屏蔽介質(zhì)層上選擇性地淀積垂 直間隔物層并使所述垂直間隔物層侵占鄰近的所述離子注入掩模層的頂表面；從所述屏蔽介質(zhì)層蝕刻掉所述離子注入掩模層以在所述垂直間隔物層 內(nèi)產(chǎn)生孔，在所述孔的基底處暴露所述屏蔽介質(zhì)層，并將水平間隔物層嵌 入到所述孔的側(cè)壁內(nèi)并使所述水平間隔物層對準所述孔的側(cè)壁； 去除在所述孔的所述基底處的所述屏蔽介質(zhì)層；以及 將發(fā)射極層形成到所述孔中并使所述發(fā)射極層接觸所述內(nèi)部基極表面區(qū)域。
15. 根椐權(quán)利要求14的方法，其中所述垂直間隔物層包括氧化物材料。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述選擇性淀積使用選擇性淀積的 氧化物介質(zhì)材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述選擇性淀積使用液相淀積方法。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述液相淀積方法使用氫氟硅酸的 過飽和溶液。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中形成所述發(fā)射極層將所述發(fā)射極層 形成為與所述內(nèi)部基極區(qū)域接觸的單晶材料和與所述垂直間隔物層接觸的 多晶材料。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中形成所迷發(fā)射極層將所述發(fā)射極層 形成為與所述內(nèi)部基極區(qū)域和所述垂直間隔物層接觸的多晶材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用選擇性介質(zhì)淀積的雙極晶體管結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的制造方法。使用在半導(dǎo)體襯底上的屏蔽介質(zhì)層上的離子注入掩模將外部基極區(qū)域注入到半導(dǎo)體襯底，在所述注入之后，選擇性地淀積垂直間隔物層。所述離子注入掩模的一部分嵌入到所述垂直間隔物層內(nèi)的孔的側(cè)壁內(nèi)并對準所述孔的側(cè)壁。在制造所述雙極晶體管時，所述垂直間隔物層的所述選擇性淀積減小了熱預(yù)算并降低了工藝復(fù)雜度。
文檔編號H01L21/331GK101257044SQ20081008120
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者B·T·弗格利, D·V·霍拉克, 古川俊治 申請人:國際商業(yè)機器公司