專利名稱：側(cè)向雙極晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種側(cè)向雙極晶體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
雙極晶體管是由兩個(gè)背靠背PN結(jié)構(gòu)成，是具有電流放大作用的晶體三極管，主要包括基區(qū)、發(fā)射區(qū)和收集區(qū)。常規(guī)結(jié)構(gòu)雙極晶體管的收集區(qū)面積大，導(dǎo)致器件的收集區(qū)寄生電容大，影響器件的性能。同時(shí)，收集區(qū)面積大也會(huì)增大輻照對(duì)于器件的影響，進(jìn)一步損害器件的性能
發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述的缺陷，本發(fā)明提供一種收集區(qū)面積更小的側(cè)向雙極晶體管及其制備方法。為達(dá)到上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種側(cè)向雙極晶體管，所述晶體管包括第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)側(cè)面的本征基區(qū)，位于所述本征基區(qū)側(cè)面的收集區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)上方的發(fā)射極介質(zhì)層，位于所述發(fā)射極介質(zhì)層上方的外基區(qū)，位于外基區(qū)上方的基區(qū)介質(zhì)層，位于襯底上方的襯底介質(zhì)層；所述襯底介質(zhì)層環(huán)繞所述發(fā)射區(qū)并延伸進(jìn)入發(fā)射區(qū)；所述本征基區(qū)位于基區(qū)介質(zhì)層的下方，且位于襯底介質(zhì)層的上方；所述收集區(qū)位于襯底介質(zhì)層的上方。特別是，所述本征基區(qū)的材料為硅、鍺硅、鍺硅碳或上述三者的組合物。特別是，所述襯底介質(zhì)層的材料為氧化硅。另一方面，本發(fā)明提供一種側(cè)向雙極晶體管的制備方法，所述方法包括下述步驟4.1用第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜襯底，在襯底上依次淀積重?fù)诫s硅層、氧化硅介質(zhì)層、摻雜多晶娃層和氮化娃層；4. 2光刻刻蝕去除部分氮化娃層、摻雜多晶娃層、氧化娃介質(zhì)層和重?fù)诫s娃層，形成發(fā)射區(qū)臺(tái)面；保留的摻雜多晶硅層、氧化硅介質(zhì)層和重?fù)诫s硅層分別形成外基區(qū)、發(fā)射區(qū)介質(zhì)層和發(fā)射區(qū)；4. 3在外基區(qū)、發(fā)射區(qū)介質(zhì)層、發(fā)射區(qū)和保留的氮化硅層外側(cè)形成第一氮化硅側(cè)墻；然后以第一氮化娃側(cè)墻為掩蔽在裸露的襯底上氧化形成第一襯底介質(zhì)層；4. 4去除第一氮化硅側(cè)墻和外基區(qū)上方的氮化硅層；圖形外延生長第二摻雜類型的外延層，所述外延層在重?fù)诫s硅層側(cè)面形成單晶層、在氧化硅介質(zhì)層側(cè)面上形成多晶層、在第一襯底介質(zhì)層上形成多晶層、在多晶外基區(qū)側(cè)面和上面形成多晶層；4. 5在所述外延層的外側(cè)形成第二氮化硅側(cè)墻；4. 6將暴露在第二氮化硅側(cè)墻之外的外延層氧化形成基區(qū)介質(zhì)層和第二襯底介質(zhì)層，被第二氮化硅側(cè)墻覆蓋的外延層形成本征基區(qū)；去除第二氮化硅側(cè)墻；4. 7在所述本征基區(qū)外側(cè)形成收集區(qū)；
4. 8制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發(fā)射極和收集極，表面鈍化。特別是，步驟4.1中摻雜多晶硅層中雜質(zhì)的引入為注入或者原位摻雜。特別是，步驟4. 4中生長外延層的方法為圖形外延一層硅層、或鍺硅層、或鍺硅碳層、或上述三者的組合層。特別是，步驟4. 6中形成基區(qū)介質(zhì)層的工藝為氧化工藝或高壓氧化工藝。特別是，步驟4. 7中形成收集區(qū)的方法為選擇性外延形成收集區(qū)；或，
圖形外延后進(jìn)行平坦化工藝，形成收集區(qū)。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管的本征基區(qū)位于發(fā)射區(qū)的側(cè)面、收集區(qū)位于本征基區(qū)的側(cè)面，利用這種側(cè)向結(jié)構(gòu)有效地減小了收集區(qū)的面積，降低了器件的收集區(qū)寄生電容，有助于減少輻照對(duì)于器件的影響。結(jié)構(gòu)合理，器件性能良好。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管的制備方法利用現(xiàn)有技術(shù)條件實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管，工藝步驟簡明，對(duì)設(shè)備等技術(shù)條件要求低，適于大規(guī)模的產(chǎn)線生產(chǎn)。所制備得到的側(cè)向雙極晶體管收集區(qū)面積小，器件性能優(yōu)良。


圖1 圖8為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管包括第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)，位于發(fā)射區(qū)側(cè)面的本征基區(qū)，位于本征基區(qū)側(cè)面的收集區(qū)，位于發(fā)射區(qū)上方的發(fā)射極介質(zhì)層，位于發(fā)射極介質(zhì)層上方的外基區(qū)，位于外基區(qū)上方的基區(qū)介質(zhì)層，位于襯底上方的襯底介質(zhì)層。襯底介質(zhì)層環(huán)繞發(fā)射區(qū)并延伸進(jìn)入發(fā)射區(qū)。本征基區(qū)位于基區(qū)介質(zhì)層的下方，且位于襯底介質(zhì)層的上方。收集區(qū)位于襯底介質(zhì)層的上方。其中，本征基區(qū)的材料為娃、或?yàn)殒N娃、或?yàn)殒N娃碳或?yàn)樯鲜鋈叩慕M合物。襯底介質(zhì)層的材料為氧化硅。優(yōu)選實(shí)施例一如圖1所示，用第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)采用注入摻雜的方法對(duì)襯底I進(jìn)行摻雜。在摻雜后的襯底I上依次淀積重?fù)诫s娃層2、氧化娃介質(zhì)層3、摻雜多晶娃層4和氮化娃層5。其中,摻雜多晶娃層4中注入雜質(zhì)。如圖2所不,利用光刻刻蝕工藝去處部分氮化娃層5、摻雜多晶娃層4、氧化娃介質(zhì)層3和重?fù)诫s硅層2，形成發(fā)射區(qū)臺(tái)面。保留的摻雜多晶硅層4形成外基區(qū)24，保留的氧化硅介質(zhì)層3形成發(fā)射區(qū)介質(zhì)層23，保留的重?fù)诫s硅層2形成發(fā)射區(qū)22。如圖3所示，在外基區(qū)24、發(fā)射區(qū)介質(zhì)層23、發(fā)射區(qū)22和保留的氮化硅層5外側(cè)形成第一氮化硅側(cè)墻31。然后以第一氮化硅側(cè)墻31為掩蔽在裸露的襯底I上氧化形成第一襯底介質(zhì)層32。如圖4所示，去除第一氮化硅側(cè)墻31和外基區(qū)24上方的氮化硅層5，外延生長第二摻雜類型的外延層41。外延層在重?fù)诫s硅層側(cè)面形成單晶層、在氧化硅介質(zhì)層側(cè)面上形成多晶層、在第一襯底介質(zhì)層上形成多晶層、在多晶外基區(qū)側(cè)面和上面形成多晶層。生長外延層41的方法為圖形外延,外延層41為一層娃層。如圖5所示，在外延層41的外側(cè)形成第二氮化硅側(cè)墻51。如圖6所示，采用氧化工藝將暴露在第二氮化硅側(cè)墻51·之外的外延層41氧化形成基區(qū)介質(zhì)層61和第二襯底介質(zhì)層63,被第二氮化娃側(cè)墻51覆蓋的外延層41形成本征基區(qū)62。第二襯底介質(zhì)層63的效果為加厚了第一襯底介質(zhì)層32。因?yàn)檠趸^程中存在鳥嘴效應(yīng)，所以發(fā)生氧化的這一部分外延層41并非正對(duì)著側(cè)墻下方，而是向側(cè)墻內(nèi)延伸了一部分。去除第二氮化硅側(cè)墻51。如圖7所示，在本征基區(qū)62的外側(cè)選擇性外延形成收集區(qū)71。制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發(fā)射極和收集極，表面鈍化，封裝后完成晶體管的加工。優(yōu)選實(shí)施例二 如圖1所示，用第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)重?fù)诫s襯底I。在重?fù)诫s后的襯底I上依次淀積重?fù)诫s娃層2、氧化娃介質(zhì)層3、摻雜多晶娃層4和氮化娃層5。其中,摻雜多晶硅層4中原位摻雜引入雜質(zhì)。如圖2所不,利用光刻刻蝕工藝去處部分氮化娃層5、摻雜多晶娃層4、氧化娃介質(zhì)層3和重?fù)诫s硅層2，形成發(fā)射區(qū)臺(tái)面。保留的摻雜多晶硅層4形成外基區(qū)24，保留的氧化硅介質(zhì)層3形成發(fā)射區(qū)介質(zhì)層23，保留的重?fù)诫s硅層2形成發(fā)射區(qū)22。如圖3所示，在外基區(qū)24、發(fā)射區(qū)介質(zhì)層23、發(fā)射區(qū)22和保留的氮化硅層5外側(cè)形成第一氮化硅側(cè)墻31。然后以第一氮化硅側(cè)墻31為掩蔽在裸露的襯底I上氧化形成第一襯底介質(zhì)層32。如圖4所示，去除第一氮化硅側(cè)墻31和外基區(qū)24上方的氮化硅層5，外延生長第二摻雜類型的外延層41。外延層在重?fù)诫s硅層側(cè)面形成單晶層、在氧化硅介質(zhì)層側(cè)面上形成多晶層、在第一襯底介質(zhì)層上形成多晶層、在多晶外基區(qū)側(cè)面和上面形成多晶層。生長外延層41的方法為圖形外延，外延層41為一層由硅、鍺硅層和鍺硅碳形成的組合層。如圖5所示，在外延層41的外側(cè)形成第二氮化硅側(cè)墻51。如圖6所示，采用高壓氧化工藝將暴露在第二氮化硅側(cè)墻51之外的外延層41氧化形成基區(qū)介質(zhì)層61和第二襯底介質(zhì)層63,被第二氮化娃側(cè)墻51覆蓋的外延層41形成本征基區(qū)62。第二襯底介質(zhì)層63的效果為加厚了第一襯底介質(zhì)層32。因?yàn)檠趸^程中存在鳥嘴效應(yīng)，所以發(fā)生氧化的這一部分外延層41并非正對(duì)著側(cè)墻下方，而是向側(cè)墻內(nèi)延伸了一部分。去除第二氮化硅側(cè)墻51。如圖7所示，在本征基區(qū)62的外側(cè)圖形外延后進(jìn)行平坦化工藝，形成收集區(qū)71。制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發(fā)射極和收集極，表面鈍化，封裝后完成晶體管的加工。以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種側(cè)向雙極晶體管，其特征在于，所述晶體管包括第一導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)側(cè)面的本征基區(qū)，位于所述本征基區(qū)側(cè)面的收集區(qū)，位于所述發(fā)射區(qū)上方的發(fā)射極介質(zhì)層，位于所述發(fā)射極介質(zhì)層上方的外基區(qū)，位于外基區(qū)上方的基區(qū)介質(zhì)層，位于襯底上方的襯底介質(zhì)層；所述襯底介質(zhì)層環(huán)繞所述發(fā)射區(qū)并延伸進(jìn)入發(fā)射區(qū)；所述本征基區(qū)位于基區(qū)介質(zhì)層的下方，且位于襯底介質(zhì)層的上方；所述收集區(qū)位于襯底介質(zhì)層的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)向雙極晶體管，其特征在于，所述本征基區(qū)的材料為硅、鍺娃、鍺娃碳或上述三者的組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)向雙極晶體管，其特征在于，所述襯底介質(zhì)層的材料為氧化硅。
4.一種側(cè)向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 4.1用第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜襯底，在襯底上依次形成重?fù)诫s娃層、氧化娃介質(zhì)層、摻雜多晶硅層和氮化硅層； 4.2光刻刻蝕去除部分氮化娃層、摻雜多晶娃層、氧化娃介質(zhì)層和重?fù)诫s娃層，形成發(fā)射區(qū)臺(tái)面；保留的摻雜多晶硅層、氧化硅介質(zhì)層和重?fù)诫s硅層分別形成外基區(qū)、發(fā)射區(qū)介質(zhì)層和發(fā)射區(qū)； 4.3在外基區(qū)、發(fā)射區(qū)介質(zhì)層、發(fā)射區(qū)和保留的氮化硅層外側(cè)形成第一氮化硅側(cè)墻；然后以第一氮化娃側(cè)墻為掩蔽在裸露的襯底上氧化形成第一襯底介質(zhì)層； 4.4去除第一氮化硅側(cè)墻和外基區(qū)上方的氮化硅層；圖形外延生長第二摻雜類型的外延層，所述外延層在重?fù)诫s硅層側(cè)面形成單晶層、在氧化硅介質(zhì)層側(cè)面上形成多晶層、在第一襯底介質(zhì)層上形成多晶層、在多晶外基區(qū)側(cè)面和上面形成多晶層； 4.5在所述外延層的外側(cè)形成第二氮化硅側(cè)墻； 4.6將暴露在第二氮化硅側(cè)墻之外的外延層氧化形成基區(qū)介質(zhì)層和第二襯底介質(zhì)層，被第二氮化硅側(cè)墻覆蓋的外延層形成本征基區(qū)；去除第二氮化硅側(cè)墻； 4.7在所述本征基區(qū)外側(cè)形成收集區(qū)； 4.8制備孔，引出金屬電極線，形成基極、發(fā)射極和收集極，表面鈍化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.1中摻雜多晶硅層中雜質(zhì)的引入為注入或者原位摻雜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.4中生長外延層的方法為圖形外延一層硅層、或鍺硅層、或鍺硅碳層、或上述三者的組合層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.6中形成基區(qū)介質(zhì)層的工藝為氧化工藝或高壓氧化工藝。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)向雙極晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4.7中形成收集區(qū)的方法為 選擇性外延形成收集區(qū)；或， 圖形外延后進(jìn)行平坦化工藝，形成收集區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種側(cè)向雙極晶體管及其制備方法，為解決現(xiàn)有器件中收集區(qū)面積過大的缺陷而設(shè)計(jì)。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管包括發(fā)射區(qū)、本征基區(qū)、收集區(qū)、發(fā)射極介質(zhì)層、外基區(qū)、基區(qū)介質(zhì)層和襯底介質(zhì)層。襯底介質(zhì)層環(huán)繞發(fā)射區(qū)并延伸進(jìn)入發(fā)射區(qū)。本征基區(qū)位于基區(qū)介質(zhì)層的下方，且位于襯底介質(zhì)層的上方。收集區(qū)位于襯底介質(zhì)層的上方。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管的制備方法實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管有效地減小了收集區(qū)的面積，降低了器件的收集區(qū)寄生電容，有助于減少輻照對(duì)于器件的影響。本發(fā)明側(cè)向雙極晶體管的制備方法工藝步驟簡明，對(duì)設(shè)備等技術(shù)條件要求低，適于大規(guī)模的產(chǎn)線生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/331GK103000676SQ20121053547
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者王玉東, 付軍, 崔杰, 趙悅, 張偉, 劉志弘, 吳正立, 李高慶 申請(qǐng)人:清華大學(xué)