雙極結(jié)晶體管（bjt）基極導(dǎo)體回調(diào)的制作方法
【專利摘要】一些實(shí)施例針對(duì)一種雙極結(jié)晶體管(BJT)，BJT具有形成在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)的集電極區(qū)以及布置在半導(dǎo)體襯底的上表面上方的發(fā)射極區(qū)。BJT包括布置在半導(dǎo)體襯底的上表面上方的基極區(qū)，基極區(qū)將發(fā)射極區(qū)和集電極區(qū)垂直分隔開(kāi)?；鶚O區(qū)布置在導(dǎo)電基極層內(nèi)并且與導(dǎo)電基極層接觸，導(dǎo)電基極層將電流傳遞至基極區(qū)。相對(duì)于一些傳統(tǒng)的方法，基極區(qū)包括平坦底面，平坦底面增大了基極區(qū)和半導(dǎo)體襯底之間的接觸面積，因此減小了集電極/基極結(jié)處的電阻?；鶚O區(qū)也可以包括基本上垂直的側(cè)壁，基本上垂直的側(cè)壁增大了基極區(qū)和導(dǎo)電基極層之間的接觸面積，因此改進(jìn)了至基極區(qū)的電流傳遞。本發(fā)明的實(shí)施例還涉及雙極結(jié)晶體管(BJT)基極導(dǎo)體回調(diào)。
【專利說(shuō)明】
雙極結(jié)晶體管（BJT)基極導(dǎo)體回調(diào)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及集成電路器件，更具體地，涉及雙極結(jié)晶體管（BJT)基極導(dǎo) 體回調(diào)。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙極結(jié)晶體管（BJT)常用于數(shù)字和模擬集成電路（1C)器件以用于高頻應(yīng)用。BJT 包括共享陰極或陽(yáng)極區(qū)的兩個(gè)p-n結(jié)，其稱為基極?；鶚O將具有相同導(dǎo)電類型的兩個(gè)區(qū)域 (稱為發(fā)射極和集電極）分隔開(kāi)，發(fā)射極和集電極的導(dǎo)電類型與基極的導(dǎo)電類型相反。取決 于導(dǎo)電類型，BJT可以是NPN種類或PNP種類。
[0003] 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)是將不同的半導(dǎo)體材料用于發(fā)射極/集電極和基極的一 種類型的BJT。相對(duì)于BJT，通過(guò)使用不同的材料，HBT減少了從基極至發(fā)射極區(qū)內(nèi)的空穴 的注入。因此，HBT比BJT支撐更高的頻率（例如，幾百GHz)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種晶體管，包括：集電極區(qū)，布置在半導(dǎo)體襯底的主體 內(nèi)，所述集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型；基極電介質(zhì)，布置在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上方并 且包括位于所述集電極區(qū)上方的基極電介質(zhì)開(kāi)口；基極區(qū)，布置在所述基極電介質(zhì)開(kāi)口內(nèi)， 所述基極區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型并且在集電極/基極結(jié)處與所 述集電極區(qū)接觸；基極層，與所述基極區(qū)的上表面和側(cè)壁均接觸并且在所述基極電介質(zhì)的 上表面上方橫向延伸；以及發(fā)射極區(qū)，位于所述基極區(qū)上方，所述發(fā)射極區(qū)具有所述第一導(dǎo) 電類型并且在基極/發(fā)射極結(jié)處與所述基極區(qū)接觸。
[0005] 本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種方法，包括：在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)形成集電極 區(qū)，所述集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型；在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上方形成介電層；在所 述介電層上方形成導(dǎo)電基極層，所述導(dǎo)電基極層具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電 類型；在所述導(dǎo)電基極層內(nèi)形成凹槽；沿著所述凹槽的垂直側(cè)壁形成間隔件層，并且所述 間隔件層覆蓋所述凹槽的底面；通過(guò)第一蝕刻工藝去除覆蓋所述凹槽的所述底面的所述間 隔件層的部分以暴露所述導(dǎo)電基極層的部分；通過(guò)第二蝕刻工藝和第三蝕刻工藝去除所述 導(dǎo)電基極層的部分以暴露所述介電層的部分；通過(guò)第四蝕刻工藝去除所述介電層的部分， 所述第四蝕刻工藝暴露所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面的部分；以及沿著所述半導(dǎo)體襯底的 所述上表面的部分并且沿著所述導(dǎo)電基極層的側(cè)壁選擇性地設(shè)置硅鍺（SiGe)，其中，所述 SiGe在所述導(dǎo)電基極層內(nèi)形成基極區(qū)，所述基極區(qū)具有所述第二導(dǎo)電類型。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種晶體管，包括：集電極區(qū)，形成在半導(dǎo)體襯 底的主體內(nèi)，所述集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型；發(fā)射極區(qū)，布置在所述半導(dǎo)體襯底的上表面 上方，所述發(fā)射極區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型；以及硅鍺（SiGe)基極區(qū)，布置在所述半導(dǎo)體 襯底的所述上表面上方并且將所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)垂直分隔開(kāi)，所述SiGe基極 區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型并且具有基本上垂直的側(cè)壁，所述基本上 垂直的側(cè)壁從所述SiGe基極區(qū)的上表面連續(xù)地延伸至所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意， 根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺 寸可以任意地增大或減小。
[0008] 圖1A至圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的雙極結(jié)晶體管（BJT)的一些實(shí)施例的截面圖。
[0009] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的BJT的一些實(shí)施例的截面圖。
[0010] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的形成BJT的方法的一些實(shí)施例的流程圖。
[0011] 圖4至圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的共同示出BJT的形成的一系列截面圖的一些實(shí) 施例。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明提供了許多用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述?組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。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 觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而 使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參 考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí) 施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0013] 而且，為便于描述，在此可以使用諸如"在…之下"、"在…下方"、"下部"、"在…之 上"、"上部"等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)（或另一些） 元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中 的不同方位。裝置可以以其他方式定向（旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上），而本文使用的空間 相對(duì)描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
[0014] 此外，為了易于描述，本文中可以使用"第一"、"第二"、"第三"等以區(qū)分一個(gè)或一 系列圖的不同元件。"第一"、"第二"、"第三"等不旨在為相應(yīng)的元件的描述。因此，結(jié)合第 一圖描述的"第一層"可以不必對(duì)應(yīng)于結(jié)合另一圖描述的"第一層"。
[0015] 在一些方法中，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底中形成集電極區(qū)（例如，η型區(qū)），在集電極區(qū)上 方形成基極介電層，以及在基極介電層上方形成多晶硅基極層來(lái)制造垂直BJT。然后進(jìn)行 蝕刻以形成延伸穿過(guò)多晶硅基極層并且終止于基極介電層的最上表面處的開(kāi)口。在開(kāi)口中 形成保護(hù)襯墊以覆蓋多晶硅基極層的側(cè)壁并且終止于基極介電層的最上表面上。隨后，當(dāng) 保護(hù)襯墊側(cè)壁留在適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，去除保護(hù)襯墊的底部以暴露基極介電層的最上表面。然 后對(duì)該暴露的表面實(shí)施蝕刻以在基極介電層中形成凹槽。該凹槽垂直向下延伸至集電極區(qū) 的上部并且橫向底切保護(hù)側(cè)壁和最接近保護(hù)側(cè)壁的基極多晶硅層的邊緣。然后基極區(qū)（例 如，Ρ型區(qū)）選擇性地在凹槽中生長(zhǎng)并且在集電極/基極結(jié)處與集電極區(qū)接觸，并且隨后發(fā) 射極區(qū)（例如，η型區(qū)）形成在基極區(qū)上方并且在基極/發(fā)射極結(jié)處與基極區(qū)接觸。因此， 構(gòu)建了垂直BJT。不幸地是，其中選擇性地生長(zhǎng)基極區(qū)的凹槽僅鄰接基極多晶硅層的底部平 坦表面，并且因此，當(dāng)在該凹槽中選擇性地生長(zhǎng)基極時(shí)，在基極區(qū)和基極多晶硅層之間存在 相對(duì)較小的接觸面積（即，高接觸電阻）。此外，由于采用的蝕刻條件，凹槽通常具有圓形 (例如，凹形）的底面。該圓形表面可以在一定程度上限制集電極/基極結(jié)的面積，從而限 制BJT的增益。
[0016] 因此，本發(fā)明針對(duì)垂直BJT，其中，凹槽延伸至基極多晶硅層下方并且也橫向延伸 至基極多晶硅層內(nèi)，基極區(qū)生長(zhǎng)在該凹槽中。因此，與其他方法相比，當(dāng)選擇性地生長(zhǎng)基極 區(qū)時(shí)，除了與導(dǎo)電基極層的下側(cè)接觸外，基極區(qū)與導(dǎo)電基極層的側(cè)壁接觸以增大接觸面積 (即，減小接觸電阻）。此外，與其他方法相比，代替圓形的底面，在一些實(shí)施例中，基極區(qū)可 以包括平坦的底面，這增大了基極區(qū)和集電極區(qū)之間的接觸面積并且相應(yīng)地減小了集電極 /基極結(jié)處的電阻。
[0017] 圖1A示出了 BJT 100的一些實(shí)施例的截面圖。BJT 100包括布置在半導(dǎo)體襯底 102內(nèi)的具有第一導(dǎo)電類型（例如，具有第一摻雜濃度的η型）的集電極區(qū)104?；鶚O區(qū) 118 (例如，ρ型）布置在集電極區(qū)104上方并且在集電極/基極結(jié)122處與集電極區(qū)104 接觸。具有第一導(dǎo)電類型（例如，具有大于第一摻雜濃度的第二摻雜濃度的η型）的發(fā)射 極區(qū)106布置在基極區(qū)118上方并且在基極/發(fā)射極結(jié)120處與基極區(qū)118接觸。集電極 區(qū)104、基極區(qū)118和發(fā)射極區(qū)106中的每個(gè)均由半導(dǎo)體材料制成并且通常處于η-ρ-η布置 (由于這提供更高的性能），但是ρ-η-ρ布置也是可以的。在BJT100的一些實(shí)施例中，襯底 102是硅，基極區(qū)118是硅鍺，并且發(fā)射極區(qū)106是多晶硅。當(dāng)硅鍺或帶隙窄于硅的帶隙的 其他半導(dǎo)體材料用于基極區(qū)118時(shí)，產(chǎn)生的雙極BJT趨于具有比其中將硅用于基極區(qū)的BJT 更高的增益，但是這兩種方法預(yù)期均落在本發(fā)明內(nèi)。
[0018] 圖1Β示出了 BJT 100的分解的截面圖。如圖1Α至圖1Β所示，基極介電層112將 導(dǎo)電基極層110與襯底上表面108分隔開(kāi)。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電基極層110是多晶硅并且 具有第一導(dǎo)電類型，并且基極介電層112是厚度小于500埃(A )的氧化物（例如，Si02)。 間隔件層116 (例如，氮化硅（SiN))沿著發(fā)射極區(qū)106的垂直側(cè)壁130布置，并且使發(fā)射極 區(qū)106的下部與導(dǎo)電基極層110電隔離。多晶硅間介電（IPD)層115(例如，SiN)將發(fā)射 極區(qū)106的上部的外邊緣與導(dǎo)電基極層110分隔開(kāi)。
[0019] 對(duì)于圖1A至圖1B的實(shí)施例，發(fā)射極區(qū)106和集電極區(qū)104包括η型硅（Si)，并且 基極區(qū)118是ρ型SiGe。因此，對(duì)于圖1A至圖1B的實(shí)施例，發(fā)射極區(qū)106、基極區(qū)118和 集電極區(qū)104形成異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)的η-ρ-η結(jié)。電荷流過(guò)BJT 100是由電荷載流 子橫跨發(fā)射極/基極結(jié)120、穿過(guò)基極區(qū)118并且橫跨集電極/基極結(jié)122的擴(kuò)散引起的。 電荷流動(dòng)是由通過(guò)第一至第三接觸件128A-128C的發(fā)射極區(qū)106、基極區(qū)118和集電極區(qū) 104的獨(dú)立偏置引起的。在各個(gè)實(shí)施例中，第一至第三接觸件128A-128C包括一種或多種 導(dǎo)電材料，包括銅（Cu)、鋁（Α1)、鎢（W)等。第一接觸件128Α連接至發(fā)射極區(qū)106,第二接 觸件128B通過(guò)導(dǎo)電基極層110連接至基極區(qū)118,并且第三接觸件128C連接至集電極區(qū) 104。第一至第三接觸件128A-128C布置在層間電介質(zhì)（ILD)140內(nèi)。
[0020] 在BJT 100的"導(dǎo)通"狀態(tài)中，第一至第三接觸件128A-128C偏置，從而使得在基 極區(qū)118與發(fā)射極區(qū)106和集電極區(qū)104兩者之間存在正電勢(shì)差（即，橫跨發(fā)射極/基極 結(jié)120和集電極/基極結(jié)122的正電勢(shì)差）。結(jié)果，電子被從發(fā)射極區(qū)106注入基極區(qū)118 內(nèi)。該電子是擴(kuò)散向集電極區(qū)104的ρ型基極區(qū)118內(nèi)的少數(shù)載流子。通過(guò)移動(dòng)穿過(guò)ρ型 基極區(qū)118的電子運(yùn)載通過(guò)BJT 100的大多數(shù)電流。小部分電流也可以起因于發(fā)射極/基 極結(jié)120和集電極/基極結(jié)122處的電荷載流子（即，電子和空穴）的重組。
[0021] 轉(zhuǎn)至圖1B，BJT 100具有優(yōu)于一些傳統(tǒng)的BJT的優(yōu)勢(shì)：沿著基極區(qū)118的垂直側(cè)壁 132和上表面134,在導(dǎo)電基極層110和基極區(qū)118之間具有增大的接觸面積。具體地，垂 直側(cè)壁132從基極區(qū)118的上表面134連續(xù)地延伸至半導(dǎo)體襯底102的上表面108。在一 些傳統(tǒng)的方法中，基極區(qū)118僅沿著其上表面134與導(dǎo)電基極層110接觸，這減小了接觸面 積并且因此相對(duì)于BJT 100增大了電阻。
[0022] BJT 100具有優(yōu)于一些傳統(tǒng)的BJT的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)：沿著基極區(qū)118的平坦底面136 的基極區(qū)118和半導(dǎo)體襯底102的集電極區(qū)104之間的接觸面積增大。在傳統(tǒng)的BJT中， 基極區(qū)118具有圓形底面，因此減小了接觸面積并且因此增大了 BJT 100的集電極/基極 結(jié)122處的電阻。
[0023] 由于橫跨集電極/基極結(jié)122的過(guò)渡時(shí)間減少，增大導(dǎo)電基極層110和基極區(qū)118 之間的接觸面積以及沿著集電極/基極結(jié)122的接觸面積也增大了 BJT 100的截止頻率。 此外，通過(guò)在導(dǎo)電基極層110內(nèi)形成開(kāi)口，而不是在布置在導(dǎo)電基極層110下方的介電層內(nèi) 形成開(kāi)口，可以消除介電層。結(jié)果，相對(duì)于一些傳統(tǒng)的方法，可以減小發(fā)射極區(qū)106的頂部 和半導(dǎo)體襯底102的上表面108之間的階梯高度138。
[0024] 也應(yīng)注意，BJT 100包括布置在半導(dǎo)體襯底102的上表面108內(nèi)的第一至第三淺溝 槽隔離（STI)結(jié)構(gòu)124A-124C (例如，氧化物）。第一 STI結(jié)構(gòu)124A和第三STI結(jié)構(gòu)124C 通過(guò)集電極區(qū)104橫向分隔開(kāi)。第一 STI結(jié)構(gòu)124A和第二STI結(jié)構(gòu)124B通過(guò)位于SiGe 基極區(qū)118下方的半導(dǎo)體襯底102(和集電極區(qū)104)的區(qū)域橫向分隔開(kāi)。BJT 100也包括 將集電極區(qū)104與半導(dǎo)體襯底102的其他區(qū)域橫向隔離的第一和第二深溝槽隔離（DTI)結(jié) 構(gòu) 126A、126B。
[0025] 圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的BJT 200的截面圖。鑒于圖1A的BJT 100具有帶 有"T形"截面的發(fā)射極區(qū)106,圖2的BJT 200具有帶有" π形"截面的發(fā)射極區(qū)206,其 基本上為合并在一起的兩個(gè)T形發(fā)射極區(qū)106。π形發(fā)射極區(qū)206連接至第一基極區(qū)118A 和第二基極區(qū)118B，第一基極區(qū)118A和第二基極區(qū)118B連接至半導(dǎo)體襯底102的集電極 區(qū)104。相對(duì)于BJT 100的T形發(fā)射極區(qū)106,通過(guò)使發(fā)射極/基極結(jié)和集電極/基極結(jié)的 截面面積加倍，BJT 200的π形發(fā)射極區(qū)206基本上使電子電流加倍。
[0026] BJT 200包括布置在半導(dǎo)體襯底102的上表面108內(nèi)的第一至第四STI結(jié)構(gòu) 224A-224D。第一 STI結(jié)構(gòu)224A和第四STI結(jié)構(gòu)224D通過(guò)集電極區(qū)104橫向分隔開(kāi)。第 二STI結(jié)構(gòu)224B將直接位于第一和第二基極區(qū)118A、118B下方的集電極區(qū)104的部分橫 向分隔開(kāi)。BJT 200也包括將集電極區(qū)104與半導(dǎo)體襯底102的其他區(qū)域橫向隔離的第一 和第二DTI結(jié)構(gòu)126A、126B。第一 STI結(jié)構(gòu)224A和第四STI結(jié)構(gòu)224D從半導(dǎo)體襯底102 的上表面108分別延伸至第一 DTI結(jié)構(gòu)126A和第二DTI結(jié)構(gòu)126B的上部。第一 DTI結(jié)構(gòu) 126A和第二DTI結(jié)構(gòu)126B從第一 STI結(jié)構(gòu)224A和第四STI結(jié)構(gòu)224D延伸至埋氧（BOX) 隔離結(jié)構(gòu)202的上部。因此，第一 STI結(jié)構(gòu)224A和第四STI結(jié)構(gòu)224D、第一 DTI結(jié)構(gòu)126A 和第二DTI結(jié)構(gòu)126B以及BOX隔離結(jié)構(gòu)202圍繞集電極區(qū)104并且使集電極區(qū)104與半 導(dǎo)體襯底102的其他區(qū)域電隔離。
[0027] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的形成BJT的方法300的一些實(shí)施例的流程圖。雖然將方 法300描述為一系列的步驟或事件，但是將理解，這些步驟或事件所示出的順序不應(yīng)解釋 為限制意義。例如，一些步驟可以以不同的順序進(jìn)行和/或與除了本文中示出和/或描述 的那些之外的其他步驟或事件同時(shí)進(jìn)行。此外，可能不是所有示出的步驟對(duì)于實(shí)現(xiàn)本文的 描述的一個(gè)或多個(gè)方面或?qū)嵤├际潜匦璧?。此外，可以在一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的步驟和/或 階段中實(shí)施本文中示出的一個(gè)或多個(gè)步驟。
[0028] 在步驟302中，在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)形成具有第一導(dǎo)電類型（例如，η型或p型） 的集電極區(qū)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將一種或多種摻雜劑注入至半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)來(lái)形 成集電極區(qū)。
[0029] 在步驟304中，在半導(dǎo)體襯底的上表面上方形成基極介電層。在一些實(shí)施例中，基 極介電層包括通過(guò)化學(xué)汽相沉積（CVD)、半導(dǎo)體襯底的上表面的氧化或者其他適當(dāng)?shù)慕殡?層形成技術(shù)形成的氧化物。
[0030] 在步驟306中，在基極介電層上方形成導(dǎo)電基極層。導(dǎo)電基極層具有與第一導(dǎo)電 類型不同的第二導(dǎo)電類型（例如，分別為Ρ型或η型）。在一些實(shí)施例中，通過(guò)CVD或其他 適當(dāng)?shù)膶有纬杉夹g(shù)形成導(dǎo)電基極層。
[0031] 在步驟308中，在導(dǎo)電基極層內(nèi)形成凹槽。
[0032] 在步驟310中，沿著凹槽的垂直側(cè)壁以及在凹槽的底面上面形成介電間隔件層。 在一些實(shí)施例中，通過(guò)CVD或其他適當(dāng)?shù)膶有纬杉夹g(shù)形成間隔件層。
[0033] 在步驟312中，通過(guò)第一蝕刻工藝去除覆蓋凹槽的底面的間隔件層的部分以暴露 導(dǎo)電基極層的部分。在一些實(shí)施例中，第一蝕刻工藝是去除覆蓋凹槽的底面的間隔件層的 部分的各向異性干蝕刻。
[0034] 在步驟314中，通過(guò)第二蝕刻工藝去除位于凹槽的底面下面的導(dǎo)電基極層的部 分，這暴露基極介電層的部分。在一些實(shí)施例中，第二干蝕刻是各向同性選擇性干蝕刻，各 向同性選擇性干蝕刻垂直地蝕刻凹槽至基極介電層的上表面并且在導(dǎo)電基極層內(nèi)橫向地 蝕刻而保留基極介電層基本完整。產(chǎn)生的凹槽具有倒Τ形的截面輪廓。倒Τ形的凹槽包括 形成在導(dǎo)電基極層內(nèi)的水平部分。在一些實(shí)施例中，水平部分包括鄰接基極介電層的頂面 的平坦底面；水平部分也可以包括基本平坦的垂直側(cè)壁。在其他實(shí)施例中，由于各向同性蝕 刻的性質(zhì)，側(cè)壁可以是圓形的。
[0035] 在步驟316中，通過(guò)第三蝕刻工藝去除位于凹槽的底面下面的基極介電層的部 分，這暴露半導(dǎo)體襯底的上表面的部分。在一些實(shí)施例中，第三蝕刻工藝是在基極介電層和 導(dǎo)電基極層之間具有蝕刻選擇性的選擇性蝕刻，從而使得第三蝕刻工藝蝕刻位于凹槽的底 面下面的基極介電層的部分，而保留導(dǎo)電基極層基本完整。因此，凹槽具有鄰接半導(dǎo)體襯底 的上表面的平坦底面。
[0036] 在步驟318中，沿著半導(dǎo)體襯底的上表面和沿著導(dǎo)電基極層的側(cè)壁選擇性地設(shè)置 SiGe。SiGe形成連接至導(dǎo)電基極層的基極區(qū)，基極區(qū)具有第二導(dǎo)電類型。因此，SiGe基極 區(qū)具有帶有平/平坦底面的矩形形狀或者基本上矩形形狀，平坦底面與半導(dǎo)體襯底的上表 面接觸。在一些實(shí)施例中，SiGe基極區(qū)也具有平坦或基本上平坦的側(cè)壁以及平坦或基本上 平坦的上表面，側(cè)壁的部分與導(dǎo)電基極層接觸，上表面的部分也與導(dǎo)電基極層接觸?；鶚O區(qū) 也可以具有圓形的側(cè)壁和/或圓形的上表面。
[0037] 在步驟320中，在SiGe基極區(qū)上方的凹槽內(nèi)形成具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料 或?qū)щ姴牧?，以形成BJT的發(fā)射極區(qū)。
[0038] 圖4至圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的共同示出BJT的形成的一系列截面圖的一些實(shí) 施例。雖然圖4至圖19描述為與方法300相關(guān)，但是將理解，圖4至圖19中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)不 限于方法300,相反可以獨(dú)立作為獨(dú)立于方法300的結(jié)構(gòu)。類似地，雖然方法300描述為與 圖4至圖19相關(guān)，但是將理解，方法300不限于圖4至圖19中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，相反可以獨(dú)立 于圖4至圖19中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)而獨(dú)立存在。
[0039] 在圖4中，圖4對(duì)應(yīng)于方法300的步驟302,已經(jīng)在半導(dǎo)體襯底102的主體內(nèi)形成 具有第一導(dǎo)電類型的集電極區(qū)104。已經(jīng)通過(guò)穿過(guò)掩模406(例如，SiN)的開(kāi)口注入一種或 多種摻雜劑402形成集電極區(qū)104,已經(jīng)在半導(dǎo)體襯底102的上表面108上方設(shè)置并且圖案 化掩模406。對(duì)于圖4至圖19的實(shí)施例，第一導(dǎo)電類型是η型，并且摻雜劑402包括形成η 型集電極區(qū)104的諸如磷（Ρ)、砷（As)、銻（Sb)或鉍（Bi)等的供體。襯底102可以是塊狀 硅襯底、絕緣體上硅襯底、二元化合物半導(dǎo)體襯底、三元化合物半導(dǎo)體襯底或更高階的化合 物半導(dǎo)體襯底等。
[0040] 在圖5中，已經(jīng)通過(guò)蝕刻在半導(dǎo)體襯底102內(nèi)形成第一深溝槽502A和第二深溝槽 502B。該蝕刻使用掩模504,掩模504已經(jīng)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底102的上表面108上方，并且 然后掩模504已被圖案化以形成對(duì)應(yīng)于第一深溝槽502A和第二深溝槽502B的第一開(kāi)口 506A和第二開(kāi)口 506B。然后根據(jù)掩模504已經(jīng)將半導(dǎo)體襯底102暴露于蝕刻劑508 (例如， 濕或干蝕刻劑）以形成具有第一深度510的第一深溝槽502A和第二深溝槽502B。
[0041] 在圖6中，已經(jīng)通過(guò)蝕刻在半導(dǎo)體襯底102內(nèi)形成第一至第三淺溝槽602A-602C。 該蝕刻使用已經(jīng)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底102的上表面108上方的掩模604。然后已經(jīng)圖案化掩 模604以形成對(duì)應(yīng)于第一至第三淺溝槽602A-602C的第一至第三開(kāi)口 606A-606C。然后根 據(jù)掩模604已經(jīng)將半導(dǎo)體襯底102的上表面108暴露于蝕刻劑608以形成第一至第三淺溝 槽602A-602C。第一淺溝槽602A和第三淺溝槽602C的中心位于第一深溝槽502A和第二深 溝槽502B上方。第一深溝槽502A和第二深溝槽502B從第一淺溝槽602A的下表面612A 和第三淺溝槽602C的下表面612B延伸至第二深度610,第二深度610大于第一深度510。
[0042] 在圖7中，已經(jīng)用介電材料（例如，Si02)填充第一至第三淺溝槽602A-602C以及 第一深溝槽502A和第二深溝槽502B以形成第一至第三STI結(jié)構(gòu)124A-124C以及第一 DTI 結(jié)構(gòu)126A和第二DTI結(jié)構(gòu)126B。在各個(gè)實(shí)施例中，填充介電材料包括諸如CVD(例如，低壓 CVD(LPCVD)或等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD))、物理汽相沉積（PVD)、原子層沉積（ALD)、分子束 外延（MBE)、電子束（e束）外延或其他適當(dāng)?shù)墓に嚨某练e工藝。在形成第一至第三STI結(jié) 構(gòu)124A-124C以及第一 DTI結(jié)構(gòu)126A和第二DTI結(jié)構(gòu)126B之后，通過(guò)諸如化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)的平坦化工藝從半導(dǎo)體襯底102的上表面108去除過(guò)量的介電材料。
[0043] 在圖8中，圖8對(duì)應(yīng)于方法300的步驟304和306,已經(jīng)通過(guò)CVD、濕或干氧化或者 其他適當(dāng)?shù)墓に囋诎雽?dǎo)體襯底102的上表面108上方形成基極介電層112。然后已經(jīng)在基 極介電層112上方形成導(dǎo)電基極層110 (例如，多晶硅）。然后已經(jīng)在導(dǎo)電基極層110上方 形成iro層115 (例如，SiN)。
[0044] 在圖9中，圖9對(duì)應(yīng)于方法300的步驟308,已經(jīng)在導(dǎo)電基極層內(nèi)形成凹槽902。在 一些實(shí)施例中，通過(guò)蝕刻形成凹槽902。蝕刻使用具有開(kāi)口 906的掩模904,開(kāi)口 906對(duì)應(yīng) 于凹槽902。然后根據(jù)掩模904已經(jīng)將半導(dǎo)體襯底102暴露于蝕刻劑908以形成凹槽902。 凹槽902向下延伸至垂直地位于導(dǎo)電基極層材料110(例如，多晶硅）內(nèi)的底面910。因此， 凹槽902部分地延伸至導(dǎo)電基極層110內(nèi)，但是不完全穿過(guò)導(dǎo)電基極層材料110。例如，在 一些實(shí)施例中，凹槽902可以延伸至介于導(dǎo)電基極層110的總厚度的10%和90%之間的 深度，或者在多個(gè)實(shí)施例中，凹槽902可以延伸至介于導(dǎo)電基極層110的總厚度的40%和 60 %之間的深度。
[0045] 在圖10中，圖10對(duì)應(yīng)于方法300的步驟310,已經(jīng)沿著凹槽902的垂直側(cè)壁1004 形成間隔件層1002。間隔件層1002可以是覆蓋凹槽902的底面910以及IH)層115的上 表面1006的共形層。在一些實(shí)施例中，已經(jīng)通過(guò)CVD或其他適當(dāng)?shù)膶有纬杉夹g(shù)形成間隔件 層 1002。
[0046] 在圖11中，圖11對(duì)應(yīng)于方法300的步驟312,已經(jīng)通過(guò)第一蝕刻工藝去除覆蓋凹 槽902的底面910的間隔件層1002的部分，從而使得凹槽902的底面910再次對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電 基極層材料110的部分。在一些實(shí)施例中，第一蝕刻工藝是利用一種或多種蝕刻劑1108以 形成介電間隔件的各向異性干蝕刻，蝕刻劑1108包括CHFjP /或CF 4。
[0047] 在圖12中，圖12對(duì)應(yīng)于方法300的步驟314,已經(jīng)通過(guò)第二蝕刻和第三蝕刻工藝 去除位于凹槽902下面的導(dǎo)電基極層110的部分，這暴露基極介電層112的部分。在一些實(shí) 施例中，第二蝕刻工藝是通過(guò)HBr和0 2的各向異性和選擇性的干蝕刻以停止在112上。第 三蝕刻是在間隔件層1002/基極介電層112和導(dǎo)電基極層110之間具有選擇性的各向同性 蝕刻，從而使得其蝕刻導(dǎo)電基極層110而保留間隔件層1002和基極介電層112基本完整。 在零偏置功率的情況下，SF 6:〇d^氣體比率小于1。因此，第三蝕刻垂直地蝕刻凹槽902至 基極介電層112的上表面1206。第三蝕刻也在導(dǎo)電基極層110內(nèi)橫向地蝕刻凹槽902。產(chǎn) 生的凹槽902具有倒T形的截面輪廓。倒T形的凹槽包括形成在導(dǎo)電基極層110內(nèi)的水平 部分1202。水平部分1202包括鄰接基極介電層112的上表面1206的平坦底面910。在一 些實(shí)施例中，水平部分1202也包括基本垂直的側(cè)壁1204,但是在其他實(shí)施例中，側(cè)壁1204 將是圓形的。在一些實(shí)施例中，第二蝕刻工藝是利用包括六氟化硫（SF 6)和氧氣（02)的一 種或多種蝕刻劑1208的各向同性蝕刻。
[0048] 在圖13中，圖13對(duì)應(yīng)于方法300的步驟316,已經(jīng)通過(guò)第四蝕刻工藝去除位于凹 槽902下面的基極介電層112的部分，從而使得凹槽902的底面910與半導(dǎo)體襯底102的 上表面108 -致。在一些實(shí)施例中，第四蝕刻工藝包括在導(dǎo)電基極層110/間隔件層1002 和基極介電層112之間具有蝕刻選擇性的選擇性蝕刻，從而使得第四蝕刻工藝蝕刻位于凹 槽902的底面910下面的基極介電層112的部分，而保留導(dǎo)電基極層110和間隔件層1002 基本完整。因此，凹槽具有鄰接介電層的上表面的平坦底面。在一些實(shí)施例中，第四蝕刻工 藝?yán)冒ㄖT如氫氟酸（HF)的氟化物的濕蝕刻劑1308。雖然在圖13中將該第四蝕刻工藝 示出為終止于襯底上表面108處，但是在其他實(shí)施例中，第四蝕刻可以稍微向下延伸至襯 底102內(nèi)，從而使得凹槽1202的下表面位于基極介電層112和襯底上表面108之間的界面 下方。
[0049] 在圖14A中，圖14A對(duì)應(yīng)于方法300的步驟318,沿著半導(dǎo)體襯底102的上表面108 上的凹槽902的底面910以及沿著導(dǎo)電基極層110的側(cè)壁1204選擇性地設(shè)置具有第二導(dǎo) 電類型（例如，P型）的半導(dǎo)體材料1418,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反。在一些實(shí) 施例中，半導(dǎo)體材料1418包括SiGe，并且半導(dǎo)體襯底102和導(dǎo)電基極層110包括硅（Si)。 因此，SiGe外延接合至半導(dǎo)體襯底102和導(dǎo)電基極層110的Si，但是不接合至基極介電層 112(例如，Si02)。圖14B示出了這樣的實(shí)施例，其中，選擇性地生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料1418形 成SiGe基極區(qū)118, SiGe基極區(qū)118具有帶有基本上垂直的側(cè)壁132的矩形形狀以及沿著 集電極/基極結(jié)122的平坦底面136。雖然未示出，但是在一些實(shí)施例中，基極區(qū)1418的底 部可以延伸至襯底上表面108下方，和/或側(cè)壁132可以是圓形的。
[0050] 圖14C示出了額外的實(shí)施例，其中，選擇性地生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料1418包括沿著垂 直側(cè)壁132形成的小平面1402。小平面1402因材料1418和基極介電層112之間缺乏外延 粘合性而產(chǎn)生。小平面1402導(dǎo)致小間隙和沿著基極介電層112的垂直側(cè)壁132的非平坦 部分。
[0051] 在一些實(shí)施例中，SiGe基極區(qū)118中的鍺（Ge)的濃度是梯變的，從而使SiGe的帶 隙在集電極/基極結(jié)122處比在發(fā)射極/基極結(jié)120處更窄。Ge濃度的梯變導(dǎo)致SiGe基 極區(qū)118內(nèi)的電子的電場(chǎng)輔助運(yùn)輸，這產(chǎn)生使電子擴(kuò)散穿過(guò)SiGe基極區(qū)118的加速電場(chǎng)。 因此，Ge濃度的梯變?cè)黾恿舜┻^(guò)SiGe基極區(qū)118的電子擴(kuò)散。
[0052] 在圖15中，圖15對(duì)應(yīng)于方法300的步驟320,已經(jīng)用具有第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體 材料或?qū)щ姴牧?502填充凹槽902的剩余部分。半導(dǎo)體材料或?qū)щ姴牧?502延伸至IPD 層115的上表面1006上方。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料或?qū)щ姴牧?502包括已經(jīng)摻雜 有諸如P、As、Sb、Bi等的一種或多種供體摻雜劑并且通過(guò)CVD或其他適當(dāng)?shù)膶釉O(shè)置技術(shù)設(shè) 置的多晶硅。然后已經(jīng)通過(guò)CMP或其他適當(dāng)?shù)墓に嚻教够雽?dǎo)體材料或?qū)щ姴牧?502的 上表面1504。
[0053] 在圖16中，圖16對(duì)應(yīng)于方法300的步驟320,已經(jīng)蝕刻材料1502 (和下面的IPD 層115)以形成發(fā)射極區(qū)106。該蝕刻使用已經(jīng)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底102的上表面108上方并 且被圖案化的掩模1604。然后根據(jù)掩模1604已經(jīng)將材料1502 (和下面的IH)層115)暴 露于蝕刻劑1608以形成發(fā)射極區(qū)106。在各個(gè)實(shí)施例中，蝕刻劑1608包括濕或干蝕刻劑。 由于該蝕刻，發(fā)射極106和IH)層115的垂直側(cè)壁1602形成連續(xù)的平坦表面1602,平坦表 面1602從發(fā)射極區(qū)106的上表面1606延伸至導(dǎo)電基極層110的上表面1610。
[0054] 在圖17中，圖17對(duì)應(yīng)于方法300的步驟320,已經(jīng)蝕刻導(dǎo)電基極層110 (和下面的 基極介電層112)以暴露半導(dǎo)體襯底102的上表面108的部分1702。該蝕刻使用已經(jīng)設(shè)置 并且被圖案化的掩模1704。根據(jù)掩模1704,已經(jīng)將導(dǎo)電基極層110(和下面的基極介電層 112)暴露于蝕刻劑1708(例如，濕或干蝕刻劑）。
[0055] 在圖18中，圖18對(duì)應(yīng)于方法300的步驟320,已經(jīng)在半導(dǎo)體襯底102的上表面108 上方設(shè)置ILD 140。在各個(gè)實(shí)施例中，ILD 140包括氧化物或低k介電材料。
[0056] 在圖19中，圖19對(duì)應(yīng)于方法300的步驟320,已經(jīng)在ILD 140內(nèi)形成第一至第三 接觸件128A-128C。在一些實(shí)施例中，第一至第三接觸件128A-128C的形成包括ILD 140的 蝕刻以形成對(duì)應(yīng)于第一至第三接觸件128A-128C的溝槽。然后已經(jīng)用一種或多種導(dǎo)電材料 (例如，Cu、Al、W等）填充溝槽以形成第一至第三接觸件128A-128C。
[0057] 因此，本發(fā)明針對(duì)一種雙極結(jié)晶體管（BJT)，BJT具有形成在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi) 的集電極區(qū)以及布置在半導(dǎo)體襯底的上表面上方的發(fā)射極區(qū)。BJT包括布置在半導(dǎo)體襯底 的上表面上方的基極區(qū)，基極區(qū)將發(fā)射極區(qū)和集電極區(qū)垂直分隔開(kāi)?；鶚O區(qū)布置在導(dǎo)電基 極層內(nèi)并且與導(dǎo)電基極層接觸，導(dǎo)電基極層將電流傳遞至基極區(qū)。相對(duì)于一些傳統(tǒng)的方法， 基極區(qū)包括平坦底面，平坦底面增大了基極區(qū)和半導(dǎo)體襯底之間的接觸面積，因此減小了 集電極/基極結(jié)處的電阻?；鶚O區(qū)也包括基本上垂直的側(cè)壁，基本上垂直的側(cè)壁增大了基 極區(qū)和導(dǎo)電基極層之間的接觸面積，因此改進(jìn)了至基極區(qū)的電流傳遞。
[0058] -些實(shí)施例涉及一種晶體管，晶體管包括布置在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)的集電極 區(qū)，集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。晶體管也包括布置在半導(dǎo)體襯底的上表面上方并且包括 位于集電極區(qū)上方的基極電介質(zhì)開(kāi)口的基極電介質(zhì)。晶體管還包括布置在基極電介質(zhì)開(kāi)口 內(nèi)的SiGe基極區(qū)，SiGe基極區(qū)具有與第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型并且在集電極/基 極結(jié)處與集電極區(qū)接觸。晶體管還包括與SiGe基極區(qū)的上表面和側(cè)壁均接觸并且橫向延 伸在基極電介質(zhì)的上表面上方的多晶硅基極層。晶體管還包括布置在SiGe基極區(qū)上方的 多晶硅發(fā)射極區(qū)。發(fā)射極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型并且在基極/發(fā)射極結(jié)處與SiGe基極區(qū)接 觸。
[0059] 在上述晶體管中，其中，所述集電極區(qū)由硅（Si)制成，所述基極區(qū)由硅鍺（SiGe) 制成，所述基極層由多晶硅制成，并且所述發(fā)射極區(qū)由多晶硅制成。
[0060] 在上述晶體管中，其中，所述集電極區(qū)由硅（Si)制成，所述基極區(qū)由硅鍺（SiGe) 制成，所述基極層由多晶硅制成，并且所述發(fā)射極區(qū)由多晶硅制成，其中，所述發(fā)射極區(qū)具 有T形或π形，并且所述晶體管還包括布置在T形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和多晶 硅基極層的上表面之間的介電層。
[0061] 在上述晶體管中，其中，所述集電極區(qū)由硅（Si)制成，所述基極區(qū)由硅鍺（SiGe) 制成，所述基極層由多晶硅制成，并且所述發(fā)射極區(qū)由多晶硅制成，其中，所述發(fā)射極區(qū)具 有T形或π形，并且所述晶體管還包括布置在T形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和多晶 硅基極層的上表面之間的介電層，其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的水平部分的垂直側(cè)壁 和所述介電層的垂直側(cè)壁形成連續(xù)的平坦表面，所述連續(xù)的平坦表面從所述發(fā)射極區(qū)的上 表面延伸至所述多晶硅基極層的所述上表面；其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直部分 延伸穿過(guò)所述介電層和所述多晶硅基極層至SiGe基極區(qū)的上表面；并且其中，所述T形或 η形發(fā)射極區(qū)的所述垂直部分的垂直側(cè)壁通過(guò)間隔件層與所述介電層和所述多晶硅基極 層分隔開(kāi)。
[0062] 在上述晶體管中，其中，所述集電極區(qū)由硅（Si)制成，所述基極區(qū)由硅鍺（SiGe) 制成，所述基極層由多晶硅制成，并且所述發(fā)射極區(qū)由多晶硅制成，其中，所述發(fā)射極區(qū)具 有T形或π形，并且所述晶體管還包括布置在T形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和多晶 硅基極層的上表面之間的介電層，其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的水平部分的垂直側(cè)壁 和所述介電層的垂直側(cè)壁形成連續(xù)的平坦表面，所述連續(xù)的平坦表面從所述發(fā)射極區(qū)的上 表面延伸至所述多晶硅基極層的所述上表面；其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直部分 延伸穿過(guò)所述介電層和所述多晶硅基極層至SiGe基極區(qū)的上表面；并且其中，所述T形或 η形發(fā)射極區(qū)的所述垂直部分的垂直側(cè)壁通過(guò)間隔件層與所述介電層和所述多晶硅基極 層分隔開(kāi)，其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的所述垂直部分的所述垂直側(cè)壁橫向延伸超出 所述SiGe基極區(qū)的垂直側(cè)壁。
[0063] 其他實(shí)施例涉及一種方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)形成集電極區(qū)，集 電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。該方法也包括在半導(dǎo)體襯底的上表面上方形成介電層以及在介 電層上方形成導(dǎo)電基極層。導(dǎo)電基極層具有與第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型。該方法 也包括在導(dǎo)電基極層內(nèi)形成凹槽，以及沿著凹槽的垂直側(cè)壁和在凹槽的底面上方形成間隔 件層。該方法還包括通過(guò)第一蝕刻工藝使凹槽延伸穿過(guò)覆蓋凹槽的底面的間隔件層的部 分。該方法還包括通過(guò)第二蝕刻工藝使凹槽延伸穿過(guò)位于凹槽的底面下面的導(dǎo)電基極層的 部分，從而使得凹槽的底面鄰接介電層的上表面。該方法還包括通過(guò)第三蝕刻工藝使凹槽 延伸穿過(guò)位于凹槽的底面下面的介電層的部分，從而使得凹槽的底面鄰接半導(dǎo)體襯底的上 表面。該方法還包括沿著半導(dǎo)體襯底的上表面上的凹槽的底面和沿著導(dǎo)電基極層的側(cè)壁選 擇性地設(shè)置硅鍺（SiGe)，其中，SiGe在導(dǎo)電基極層內(nèi)形成基極區(qū)，基極區(qū)具有第二導(dǎo)電類 型。
[0064] 在上述方法中，其中，所述第一蝕刻工藝是各向異性蝕刻工藝。
[0065] 在上述方法中，其中，所述第二蝕刻工藝是在所述導(dǎo)電基極層和所述介電層之間 具有蝕刻選擇性的各向異性選擇性蝕刻，從而使得所述第二蝕刻工藝蝕刻所述導(dǎo)電基極層 的部分，而保持所述介電層基本完整。
[0066] 在上述方法中，其中，所述第三蝕刻工藝是在所述介電層和所述導(dǎo)電基極層之間 具有蝕刻選擇性的各向同性選擇性蝕刻，從而使得所述第三蝕刻工藝橫向蝕刻所述導(dǎo)電基 極層的部分。
[0067] 在上述方法中，其中，所述第四蝕刻工藝是在所述介電層和所述導(dǎo)電基極層之間 具有蝕刻選擇性的選擇性蝕刻，從而使得所述第四蝕刻工藝蝕刻所述介電層的部分，而保 持所述導(dǎo)電基極層基本完整。
[0068] 又其他實(shí)施例涉及一種晶體管，晶體管包括形成在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)的集電極 區(qū)，集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。晶體管也包括布置在半導(dǎo)體襯底的上表面上方的發(fā)射極 區(qū)，發(fā)射極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。晶體管還包括布置在半導(dǎo)體襯底的上表面上方并且將發(fā) 射極區(qū)和集電極區(qū)垂直分隔開(kāi)的硅鍺（SiGe)基極區(qū)，SiGe基極區(qū)具有與第一導(dǎo)電類型不 同的第二導(dǎo)電類型并且具有基本上垂直的側(cè)壁，基本上垂直的側(cè)壁從SiGe基極區(qū)的上表 面連續(xù)地延伸至半導(dǎo)體襯底的上表面。
[0069] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)。
[0070] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型。
[0071] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型，其中，所述導(dǎo)電基極層通過(guò)介電層與所述 半導(dǎo)體襯底的所述上表面分隔開(kāi)。
[0072] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型，其中，所述導(dǎo)電基極層通過(guò)介電層與所述 半導(dǎo)體襯底的所述上表面分隔開(kāi)，其中，所述介電層包括氧化物，并且所述介電層的厚度小 于500埃。
[0073] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型，其中，所述發(fā)射極區(qū)具有T形或π形，并 且所述晶體管還包括布置在Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和所述導(dǎo)電基極層的上表 面之間的介電層。
[0074] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型，其中，所述發(fā)射極區(qū)具有T形或π形，并 且所述晶體管還包括布置在Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和所述導(dǎo)電基極層的上表 面之間的介電層，其中，所述Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁和所述介電層的垂直側(cè)壁形 成連續(xù)的平坦表面，所述連續(xù)的平坦表面從所述發(fā)射極區(qū)的上表面延伸至所述導(dǎo)電基極層 的所述上表面。
[0075] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型，其中，所述發(fā)射極區(qū)具有T形或π形，并 且所述晶體管還包括布置在Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和所述導(dǎo)電基極層的上表 面之間的介電層，其中，所述Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁和所述介電層的垂直側(cè)壁形 成連續(xù)的平坦表面，所述連續(xù)的平坦表面從所述發(fā)射極區(qū)的上表面延伸至所述導(dǎo)電基極層 的所述上表面，其中，所述Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直部分延伸穿過(guò)所述介電層和所述導(dǎo) 電基極層至所述SiGe基極區(qū)的上表面。
[0076] 在上述晶體管中，其中，所述發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū) 的所述基本上垂直的側(cè)壁，從而使得所述發(fā)射極區(qū)覆蓋所述SiGe基極區(qū)，所述晶體管還包 括：導(dǎo)電基極層，布置在所述發(fā)射極區(qū)和所述集電極區(qū)之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述上表 面上方，所述導(dǎo)電基極層具有所述第二導(dǎo)電類型，其中，所述發(fā)射極區(qū)具有T形或π形，并 且所述晶體管還包括布置在Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和所述導(dǎo)電基極層的上表 面之間的介電層，其中，所述Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直側(cè)壁和所述介電層的垂直側(cè)壁形 成連續(xù)的平坦表面，所述連續(xù)的平坦表面從所述發(fā)射極區(qū)的上表面延伸至所述導(dǎo)電基極層 的所述上表面，其中，所述Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的垂直部分延伸穿過(guò)所述介電層和所述導(dǎo) 電基極層至所述SiGe基極區(qū)的上表面，其中，所述Τ形或π形發(fā)射極區(qū)的所述垂直部分的 垂直側(cè)壁通過(guò)間隔件層與所述介電層和所述導(dǎo)電基極層分隔開(kāi)。
[0077] 在上述晶體管中，還包括：第一深溝槽隔離（DTI)結(jié)構(gòu)和第二深溝槽隔離（DTI)結(jié) 構(gòu)，將所述集電極區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的其他區(qū)域橫向隔離。
[0078] 在上述晶體管中，還包括：第一深溝槽隔離（DTI)結(jié)構(gòu)和第二深溝槽隔離（DTI)結(jié) 構(gòu)，將所述集電極區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的其他區(qū)域橫向隔離，所述晶體管還包括：第一淺溝 槽隔離（STI)結(jié)構(gòu)和第三淺溝槽隔離（STI)結(jié)構(gòu)，從所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面分別延 伸至所述第一 DTI結(jié)構(gòu)和所述第二DTI結(jié)構(gòu)的上部；以及第二STI結(jié)構(gòu)，布置在所述第一 STI結(jié)構(gòu)和所述第三STI結(jié)構(gòu)之間；其中，所述第一 STI結(jié)構(gòu)和所述第三STI結(jié)構(gòu)通過(guò)所述 集電極區(qū)分隔開(kāi)；并且其中，所述第一 DTI結(jié)構(gòu)和所述第二DTI結(jié)構(gòu)延伸至第一深度，所述 第一深度位于所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面下方并且大于第一 STI結(jié)構(gòu)至第三STI結(jié)構(gòu)的 第二深度。
[0079] 上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方 面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改用于實(shí) 施與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人 員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精 神和范圍的情況下，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種晶體管，包括： 集電極區(qū)，布置在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)，所述集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型； 基極電介質(zhì)，布置在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上方并且包括位于所述集電極區(qū)上方的 基極電介質(zhì)開(kāi)口； 基極區(qū)，布置在所述基極電介質(zhì)開(kāi)口內(nèi)，所述基極區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的 第二導(dǎo)電類型并且在集電極/基極結(jié)處與所述集電極區(qū)接觸； 基極層，與所述基極區(qū)的上表面和側(cè)壁均接觸并且在所述基極電介質(zhì)的上表面上方橫 向延伸；以及 發(fā)射極區(qū)，位于所述基極區(qū)上方，所述發(fā)射極區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型并且在基極/ 發(fā)射極結(jié)處與所述基極區(qū)接觸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述集電極區(qū)由硅（Si)制成，所述基極區(qū)由硅 鍺（SiGe)制成，所述基極層由多晶硅制成，并且所述發(fā)射極區(qū)由多晶硅制成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述發(fā)射極區(qū)具有T形或π形，并且所述晶體 管還包括布置在T形或π形發(fā)射極區(qū)的下水平表面和多晶硅基極層的上表面之間的介電 層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體管， 其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的水平部分的垂直側(cè)壁和所述介電層的垂直側(cè)壁形成 連續(xù)的平坦表面，所述連續(xù)的平坦表面從所述發(fā)射極區(qū)的上表面延伸至所述多晶硅基極層 的所述上表面； 其中，所述T形或31形發(fā)射極區(qū)的垂直部分延伸穿過(guò)所述介電層和所述多晶硅基極層 至SiGe基極區(qū)的上表面；并且 其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的所述垂直部分的垂直側(cè)壁通過(guò)間隔件層與所述介電 層和所述多晶硅基極層分隔開(kāi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶體管，其中，所述T形或π形發(fā)射極區(qū)的所述垂直部分的 所述垂直側(cè)壁橫向延伸超出所述SiGe基極區(qū)的垂直側(cè)壁。6. 一種方法，包括： 在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)形成集電極區(qū)，所述集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型； 在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上方形成介電層； 在所述介電層上方形成導(dǎo)電基極層，所述導(dǎo)電基極層具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的 第二導(dǎo)電類型； 在所述導(dǎo)電基極層內(nèi)形成凹槽； 沿著所述凹槽的垂直側(cè)壁形成間隔件層，并且所述間隔件層覆蓋所述凹槽的底面； 通過(guò)第一蝕刻工藝去除覆蓋所述凹槽的所述底面的所述間隔件層的部分以暴露所述 導(dǎo)電基極層的部分； 通過(guò)第二蝕刻工藝和第三蝕刻工藝去除所述導(dǎo)電基極層的部分以暴露所述介電層的 部分； 通過(guò)第四蝕刻工藝去除所述介電層的部分，所述第四蝕刻工藝暴露所述半導(dǎo)體襯底的 所述上表面的部分；以及 沿著所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面的部分并且沿著所述導(dǎo)電基極層的側(cè)壁選擇性地 設(shè)置硅鍺（SiGe)，其中，所述SiGe在所述導(dǎo)電基極層內(nèi)形成基極區(qū)，所述基極區(qū)具有所述 第二導(dǎo)電類型。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一蝕刻工藝是各向異性蝕刻工藝。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第二蝕刻工藝是在所述導(dǎo)電基極層和所述 介電層之間具有蝕刻選擇性的各向異性選擇性蝕刻，從而使得所述第二蝕刻工藝蝕刻所述 導(dǎo)電基極層的部分，而保持所述介電層基本完整。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第三蝕刻工藝是在所述介電層和所述導(dǎo)電 基極層之間具有蝕刻選擇性的各向同性選擇性蝕刻，從而使得所述第三蝕刻工藝橫向蝕刻 所述導(dǎo)電基極層的部分。10. -種晶體管，包括： 集電極區(qū)，形成在半導(dǎo)體襯底的主體內(nèi)，所述集電極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型； 發(fā)射極區(qū)，布置在所述半導(dǎo)體襯底的上表面上方，所述發(fā)射極區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類 型；以及 硅鍺（SiGe)基極區(qū)，布置在所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面上方并且將所述發(fā)射極區(qū) 和所述集電極區(qū)垂直分隔開(kāi)，所述SiGe基極區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電 類型并且具有基本上垂直的側(cè)壁，所述基本上垂直的側(cè)壁從所述SiGe基極區(qū)的上表面連 續(xù)地延伸至所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面。
【文檔編號(hào)】H01L29/737GK105895676SQ201510367012
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年6月29日
【發(fā)明人】徐力田, 杜友倫
【申請(qǐng)人】臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司