[發(fā)明專利]具有柵控集電極的橫向雙極型晶體管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210915316.8
• 申請(qǐng)日: 2022-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115719761A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·德里克森;V·杰恩;J·R·霍爾特;J·辛格;楊滿圭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 格芯（美國(guó)）集成電路科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/735
• 分類號(hào): H01L29/735;H01L29/737;H01L29/08;H01L21/331
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 賀月嬌;牛南輝

本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更具體地涉及具有柵控集電極的橫向雙極型晶體管和制造方法。該結(jié)構(gòu)包括：外基極區(qū)，其豎直地位于半導(dǎo)體襯底上方，并且包括位于外基極區(qū)的相反側(cè)壁上的非對(duì)稱側(cè)壁間隔物；集電極區(qū)，其位于半導(dǎo)體襯底上，并通過(guò)非對(duì)稱側(cè)壁間隔物中的至少第一間隔物與外基極區(qū)分隔開(kāi)；以及發(fā)射極區(qū)，其位于半導(dǎo)體襯底上，并通過(guò)非對(duì)稱側(cè)壁間隔物中的第二間隔物與所述外基極區(qū)分隔開(kāi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更具體地涉及具有柵控集電極的橫向雙極型晶體管及制造方法。

背景技術(shù)

雙極型晶體管可以是豎直(vertical)晶體管或橫向晶體管。在豎直雙極型晶體管中，載流子沿豎直方向流動(dòng)。由于集電極區(qū)形成在距晶片表面較深的位置，集電極電阻增加，從而限制了晶體管的性能，特別是對(duì)于高速操作。此外，晶體管需要高濃度的掩埋層、集電極外延層和深溝槽隔離等。因此，工藝步驟數(shù)增多，成本也因此增加。另一方面，橫向雙極型晶體管在結(jié)構(gòu)上比豎直雙極型晶體管簡(jiǎn)單。此外，在橫向雙極型晶體管中，集電極電極可以直接與集電極區(qū)接觸，這有利于高速操作。

發(fā)明內(nèi)容

在本公開(kāi)的一方面，一種結(jié)構(gòu)包括：外基極(extrinsic base)區(qū)，其豎直地位于半導(dǎo)體襯底上方，并且包括位于所述外基極區(qū)的相反側(cè)壁上的非對(duì)稱側(cè)壁間隔物(spacer)；集電極區(qū)，其位于所述半導(dǎo)體襯底上，并通過(guò)所述非對(duì)稱側(cè)壁間隔物中的至少第一間隔物與所述外基極區(qū)分隔開(kāi)；以及發(fā)射極區(qū)，其位于所述半導(dǎo)體襯底上，并通過(guò)所述非對(duì)稱側(cè)壁間隔物中的第二間隔物與所述外基極區(qū)分隔開(kāi)。

在本公開(kāi)的一方面，一種結(jié)構(gòu)包括：外基極區(qū)，其豎直地位于包括絕緣體上半導(dǎo)體襯底材料的內(nèi)基極(intrinsic base)區(qū)上方；抬升型集電極(raised collector)區(qū)，其位于所述絕緣體上半導(dǎo)體襯底材料上；抬升型發(fā)射極區(qū)，其位于所述絕緣體上半導(dǎo)體襯底材料上；第一結(jié)構(gòu)，其將所述外基極區(qū)與所述抬升型發(fā)射極區(qū)電隔離；以及第二結(jié)構(gòu)，其將所述外基極區(qū)與所述抬升型集電極區(qū)電隔離，所述第二結(jié)構(gòu)具有與所述第一結(jié)構(gòu)不同的組成(composition)。

在本公開(kāi)的一方面，一種方法包括：形成外基極區(qū)，所述外基極區(qū)豎直地位于半導(dǎo)體襯底上方并且包括位于所述外基極區(qū)的相反側(cè)壁上的非對(duì)稱側(cè)壁間隔物；形成集電極區(qū)，所述集電極區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底上并通過(guò)所述非對(duì)稱側(cè)壁間隔物中的至少第一間隔物與所述外基極區(qū)分隔開(kāi)；以及形成發(fā)射極區(qū)，所述發(fā)射極區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底上并通過(guò)所述非對(duì)稱側(cè)壁間隔物中的第二間隔物與所述外基極區(qū)分隔開(kāi)。

附圖說(shuō)明

本公開(kāi)在下面的具體實(shí)施方式中通過(guò)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的非限制性示例的方式參考所指出的多個(gè)附圖進(jìn)行描述。

圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的襯底以及相應(yīng)的制造工藝。

圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的形成在襯底上的柵極電介質(zhì)材料和柵極材料以及相應(yīng)的制造工藝。

圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的形成在圖案化的柵極電介質(zhì)材料和柵極材料的側(cè)壁間隔物上的外基極多晶硅材料以及相應(yīng)的制造工藝。

圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的外基極多晶硅材料上的帽蓋材料以及相應(yīng)的制造工藝。

圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的外基極區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)上的側(cè)壁以及相應(yīng)的制造工藝。

圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的快速熱退火處理以及相應(yīng)的制造工藝。

圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的除其他特征之外的硅化物和到外基極區(qū)、集電極區(qū)、發(fā)射極區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)的接觸以及相應(yīng)的制造工藝。

圖8至圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)的一些方面的替代結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的制造工藝。

具體實(shí)施方式