[發(fā)明專利]單晶外部基極和發(fā)射極異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管及相關(guān)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710161922.0
• 申請(qǐng)日: 2007-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN101179024A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·N·亞當(dāng);T·A·華爾納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號(hào): H01L21/331
• 分類號(hào): H01L21/331;H01L21/82;H01L29/737;H01L27/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 于靜;李崢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及集成電路(IC)芯片制造，更具體而言，涉及一種具有單晶基極和發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)及其相關(guān)方法。

背景技術(shù)

硅鍺(SiGe)異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)是在高速集成電路(IC)芯片中被廣泛使用的高性能晶體管結(jié)構(gòu)。然而，SiGe?HBT技術(shù)的前進(jìn)仍然受到許多挑戰(zhàn)的阻礙。例如，為滿足對(duì)于更高速度和更低功耗的消費(fèi)者的需求和市場(chǎng)趨勢(shì)，而按比例縮小器件，即減小尺寸。因此，需要小光刻印刷尺寸以及使用極高精度的對(duì)準(zhǔn)掩模層的能力。即使小的錯(cuò)位和器件尺寸增加也會(huì)引起由增加的重疊電容所導(dǎo)致的性能退化，甚至器件失效。另外，希望當(dāng)前的高性能HBT呈現(xiàn)歸因于微小光刻變化的關(guān)鍵參數(shù)的較大的統(tǒng)計(jì)分布。這些關(guān)鍵參數(shù)包括，例如基極電阻(Rb)、閾值頻率(Ft)、最大頻率(Fmax)等等。常規(guī)地，使用非自對(duì)準(zhǔn)的光刻技術(shù)產(chǎn)生HBT的所有區(qū)域(例如，發(fā)射極、集電極、基極)。這些已知的方法導(dǎo)致了問題例如發(fā)射極與基極錯(cuò)位和非平坦性、導(dǎo)致多晶外部基極的不連續(xù)的多晶內(nèi)部基極等等。結(jié)果，由于與先進(jìn)的尺寸按比例縮小有關(guān)的問題，高性能SiGeHBT日益變得更加難以制造。為解決上述問題和允許未來HBT的按比例縮小，需要自對(duì)準(zhǔn)的集成方案。不幸地，常規(guī)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)不足以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

公開了一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)及相關(guān)方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述HBT包括異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)，其包括：襯底；在所述襯底頂上的單晶發(fā)射極；在所述襯底中的集電極；領(lǐng)近所述集電極的至少一個(gè)隔離區(qū)域；在每個(gè)隔離區(qū)域之上延伸的單晶硅鍺(SiGe)內(nèi)部基極；以及單晶硅外部基極。一種方法包括將所述內(nèi)部和外部基極以及所述發(fā)射極形成為單晶，其中利用在多孔硅上的選擇性外延生長(zhǎng)以自對(duì)準(zhǔn)的形式形成所述外部基極(和發(fā)射極)。結(jié)果，可略去一些掩模層，使其成為常規(guī)處理的廉價(jià)替代。

本發(fā)明的第一方面提供了一種形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)的方法，所述方法包括：提供襯底；在所述襯底中形成注入的區(qū)域；在所述注入的區(qū)域和所述襯底之上形成單晶硅鍺(SiGe)內(nèi)部基極；在所述單晶SiGe內(nèi)部基極之上形成單晶發(fā)射極；在所述單晶SiGe內(nèi)部基極之上形成自對(duì)準(zhǔn)的單晶外部基極；以及將所述注入的區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)楦綦x區(qū)域。

本發(fā)明的第二方面提供了一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)，包括：襯底；在所述襯底頂上的單晶發(fā)射極；在所述襯底中的集電極；鄰近所述集電極的至少一個(gè)隔離區(qū)域；在每個(gè)隔離區(qū)域之上延伸的單晶硅鍺(SiGe)內(nèi)部基極；以及單晶硅外部基極。

本發(fā)明的第三方面提供了一種形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)的方法，所述方法包括：提供襯底；在所述襯底中形成注入的區(qū)域；在所述注入的區(qū)域和所述襯底之上形成單晶硅鍺(SiGe)內(nèi)部基極；在所述單晶SiGe內(nèi)部基極之上形成單晶發(fā)射極，所述單晶發(fā)射極具有基本上插塞的形狀(plug-shape)；在所述單晶SiGe內(nèi)部基極之上形成自對(duì)準(zhǔn)的單晶外部基極；將所述注入的區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)楦綦x區(qū)域；以及凹入所述單晶發(fā)射極。

設(shè)計(jì)本發(fā)明的示例性的各方面以解決這里所描述的問題和/或未討論的其它問題。

附圖說明

通過下列本發(fā)明的各個(gè)方面的詳細(xì)說明并結(jié)合圖示了本發(fā)明的各種實(shí)施例的附圖，本發(fā)明的這些和其它特征將更易于理解，其中：

圖1-17示出了一種形成HBT的方法的一個(gè)實(shí)施例，其中圖17示出了HBT的一個(gè)實(shí)施例；

圖18-20示出了本方法的一個(gè)可選的實(shí)施例；

圖21-25示出了本方法的另一可選的實(shí)施例；

圖26-27示出了本方法的另一可選的實(shí)施例；

圖28示出了本方法的另一可選的實(shí)施例；以及

圖29示出了本方法的另一可選的實(shí)施例。

應(yīng)該注意本發(fā)明的附圖未按比例繪制。附圖旨在僅僅描述本發(fā)明的典型方面，因此不應(yīng)將其考慮為限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，附圖之間的相同的標(biāo)號(hào)表示相同元素。

具體實(shí)施方式

轉(zhuǎn)到附圖，圖1-29示出了一種方法，具體而言，一種形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管(HBT)100、200(圖17，25以及27-29)的方法的各種實(shí)施例。