具有淺層向外擴散p+發(fā)射極區(qū)的鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的制作方法
【專利摘要】pnp型硅鍺異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)(300)通過外延生長發(fā)射極以包括單晶鍺區(qū)(316)和上覆的單晶硅區(qū)(318)，降低晶體管的p+發(fā)射極(310)中的p-型摻雜物原子向外擴散到晶體管的基極(150)的低摻雜區(qū)中的速率。
【專利說明】具有淺層向外擴散P+發(fā)射極區(qū)的鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及具有淺層向外擴散P+發(fā)射極區(qū)的鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)。

【背景技術(shù)】
[0002]雙極晶體管具有發(fā)射極、連接到發(fā)射極的基極和連接到基極的集電極，是一種眾所周知的結(jié)構(gòu)。發(fā)射極具有第一導(dǎo)電類型，基極具有第二導(dǎo)電類型，以及集電極具有第一導(dǎo)電類型。例如，npn雙級晶體管具有η-型發(fā)射極、ρ-型基極以及η-型集電極，而ρηρ雙級晶體管具有P-型發(fā)射極、η-型基極以及ρ-型集電極。
[0003]當(dāng)發(fā)射極和基極分別由不同半導(dǎo)體材料例如硅和鍺形成時，其接口被稱為異質(zhì)結(jié)。該異質(zhì)結(jié)限制能夠從基極注入到發(fā)射極的空穴的數(shù)量。限制注入空穴的數(shù)量允許基極的摻雜濃度增加，這反而減少基極阻抗并增加晶體管的最大頻率。
[0004]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100的一個示例的橫截面視圖。如圖1所示，雙級結(jié)構(gòu)100包括硅-氧化物(SOI)晶片110，硅-氧化物(SOI)晶片110具有硅處理晶片112 ;接觸硅處理晶片112的掩埋絕緣層114以及接觸掩埋絕緣層114的單晶硅襯底116。娃襯底116依次具有重度摻雜ρ導(dǎo)電型(ρ+)掩埋區(qū)120和重度摻雜η導(dǎo)電型(η+)掩埋區(qū)122。
[0005]如圖1進一步所示，雙級結(jié)構(gòu)100包括接觸硅襯底116頂表面的單晶硅外延結(jié)構(gòu)130。除了外擴散區(qū)以外，外延結(jié)構(gòu)130具有非常低的摻雜濃度。例如，若干P-型原子從P+掩埋層120向外擴散到外延結(jié)構(gòu)130，以及若干η-型原子從η+掩埋層122向外擴散到外延結(jié)構(gòu)130。在本示例中，除了向外擴散區(qū)以外，外延結(jié)構(gòu)130是非常輕摻雜的η導(dǎo)電型(η—)區(qū)。
[0006]雙級結(jié)構(gòu)100還包括接觸外延結(jié)構(gòu)130的若干淺溝道隔離結(jié)構(gòu)132，以及接觸外延結(jié)構(gòu)130并延伸通過外延結(jié)構(gòu)130以及硅襯底116以接觸掩埋隔離層114的深溝道隔離結(jié)構(gòu)134。掩埋隔離層114和深溝道隔離結(jié)構(gòu)132形成電隔離、單晶硅區(qū)136和橫向相鄰的電隔離單晶硅區(qū)138。
[0007]此外，雙級結(jié)構(gòu)100包括從硅外延結(jié)構(gòu)130的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)130以接觸P+掩埋區(qū)120的輕摻雜ρ導(dǎo)電型(ρ_)區(qū)140,以及從娃外延結(jié)構(gòu)130的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)130以接觸η+掩埋區(qū)122的輕摻雜η導(dǎo)電型(η_)區(qū)142。
[0008]雙級結(jié)構(gòu)100還包括從娃外延結(jié)構(gòu)130的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)130以接觸P+掩埋區(qū)120的ρ導(dǎo)電型下沉區(qū)144,以及從娃外延結(jié)構(gòu)130的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)130以接觸η+掩埋區(qū)122的η導(dǎo)電型下沉區(qū)146。
[0009]下沉區(qū)144包括重度摻雜的P導(dǎo)電型(ρ+)表面區(qū)和中度摻雜的P導(dǎo)電型(P)下部區(qū)，而下沉區(qū)146包括重度摻雜的η導(dǎo)電型(η+)表面區(qū)和中度摻雜的η導(dǎo)電型(η)下部區(qū)。
[0010]進一步地,雙級結(jié)構(gòu)100包括接觸并位于娃外延結(jié)構(gòu)130上方的鍺化娃外延結(jié)構(gòu)150、淺溝道隔離結(jié)構(gòu)132以及ρ-區(qū)140。鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150具有包括頂層151和接觸并位于頂層151下方的下部層152的若干層。
[0011]頂層151包括單晶硅區(qū)和聚晶硅區(qū)。頂層151還具有向外擴散的發(fā)射極區(qū)153以及接觸向外擴散發(fā)射極區(qū)153的外部區(qū)154。位于單晶硅區(qū)中的向外擴散發(fā)射極區(qū)153具有重度摻雜的濃度和P導(dǎo)電類型(P+)。
[0012]水平環(huán)繞向外擴散的發(fā)射極區(qū)153的外部區(qū)154具有非常低的摻雜濃度并且在本示例中具有η導(dǎo)電類型(η-)。下部層152依次包括接觸頂層151的單晶硅區(qū)的單晶鍺區(qū)以及接觸頂層151的聚晶硅區(qū)的聚晶鍺區(qū)。下部層152還具有重度摻雜的濃度和η導(dǎo)電型(η+)。因此，單晶鍺區(qū)具有η+摻雜濃度。
[0013]雙級結(jié)構(gòu)附加地包括接觸并位于硅外延結(jié)構(gòu)130上方的鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155、淺溝道隔離結(jié)構(gòu)132以及η-區(qū)142。鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155具有包括頂層156和接觸并位于頂層156下方的下部層157的若干層。
[0014]頂層156包括單晶硅區(qū)和聚晶硅區(qū)。頂層156還具有向外擴散的發(fā)射極區(qū)158以及接觸向外擴散發(fā)射極區(qū)158的外部區(qū)159。位于頂層156的單晶硅區(qū)中的向外擴散發(fā)射極區(qū)158具有重度摻雜的濃度和η導(dǎo)電型(η+)。
[0015]水平環(huán)繞向外擴散的發(fā)射極區(qū)158的外部區(qū)159具有非常低的摻雜濃度并且在本示例中具有η導(dǎo)電型(η-)。下部層157依次包括接觸頂層156的單晶硅區(qū)的單晶鍺區(qū)以及接觸頂層156的聚晶硅區(qū)的聚晶鍺區(qū)。下部層157還具有重度摻雜的濃度和ρ導(dǎo)電型(ρ+)。
[0016]雙級結(jié)構(gòu)100附加地包括接觸鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的隔離結(jié)構(gòu)160，以及接觸鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155的隔離結(jié)構(gòu)162。隔離結(jié)構(gòu)160和162不導(dǎo)電。隔離結(jié)構(gòu)160具有暴露鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的頂層151的單晶硅區(qū)的發(fā)射極開口 164，以及暴露鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的頂層151的聚晶硅區(qū)的接觸開口 166。類似地，隔離結(jié)構(gòu)162具有暴露鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155的頂層156的單晶硅區(qū)的發(fā)射極開口 170，以及暴露鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155的頂層156的聚晶硅區(qū)的接觸開口 172。
[0017]雙級結(jié)構(gòu)100進一步包括接觸隔離結(jié)構(gòu)160并延伸通過發(fā)射極開口 164以接觸鍺化娃外延結(jié)構(gòu)150的ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)153的重度摻雜ρ導(dǎo)電型(ρ+)多晶娃結(jié)構(gòu)180。雙級結(jié)構(gòu)100還包括接觸隔離結(jié)構(gòu)162并延伸通過發(fā)射極開口 170以接觸鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155的η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158的重度摻雜η導(dǎo)電型(η+)多晶娃結(jié)構(gòu)182。
[0018]P+多晶娃結(jié)構(gòu)180和ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)153形成發(fā)射極,鍺化娃外延結(jié)構(gòu)150的剩余部分形成η型基極，以及ρ+掩埋區(qū)120、ρ-區(qū)140和ρ-型下沉區(qū)144的組合形成ρηρ鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級晶體管(HBT) 190的集電極。
[0019]此夕卜,η+多晶娃結(jié)構(gòu)182和η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158形成發(fā)射極,鍺化娃外延結(jié)構(gòu)155的剩余ρ-型部分形成ρ-型基極，以及η+掩埋區(qū)122、η-區(qū)142和η-型下沉區(qū)146的組合形成npn鍺化娃HBT 192的集電極。
[0020]在制造HBT 190和HBT 192的退火期間，ρ+多晶硅結(jié)構(gòu)180中的ρ-型原子向外擴散到鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的頂層151中，以形成ρ+發(fā)射極區(qū)153，以及η+多晶硅結(jié)構(gòu)182中的η-型原子向外擴散到鍺化硅外延結(jié)構(gòu)155的頂層156中，以形成η+發(fā)射極區(qū)158。
[0021]HBT 190和HBT 192的一個缺陷是ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)153顯著大于η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158，并比其更深，這是由于與η-型原子例如磷的較低擴散速率相比，ρ-型原子例如硼的更高擴散速率。
[0022]在ρηρ和npn的參數(shù)盡可能密切匹配的應(yīng)用中，當(dāng)與η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158的深度相比，P+向外擴散發(fā)射極區(qū)153所具有的明顯更深的深度造成問題。減少所述深度的變化的一個方法是在發(fā)射極開口 164暴露的鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的頂層151的單晶硅區(qū)的那部分上形成薄氧化層。
[0023]圖2示出現(xiàn)有技術(shù)鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200的一個示例的橫截面視圖。鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200類似于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100，因此，利用相同的附圖標(biāo)記指定兩種結(jié)構(gòu)共同的元件。
[0024]如圖2所示，鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200不同于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100在于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200利用ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)210代替ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)153。P+向外擴散發(fā)射區(qū)210類似于ρ+向外擴散發(fā)射區(qū)153，除了 ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)210比P+向外擴散發(fā)射極區(qū)153小和淺以外。
[0025]鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200不同于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100還在于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200包括位于鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)210與ρ+多晶硅結(jié)構(gòu)180之間并接觸所述ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)210與ρ+多晶硅結(jié)構(gòu)180的氧化層212。
[0026]P+多晶硅結(jié)構(gòu)180和ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)210形成ρηρ鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級晶體管(HBT) 214的發(fā)射極，鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的剩余部分形成η-型基極，以及ρ+掩埋區(qū)120、P-區(qū)140和ρ-型下沉區(qū)144的組合形成集電極。
[0027]在使得原子向外擴散的退火期間，氧化層212足夠薄以允許ρ-型原子從ρ+多晶硅結(jié)構(gòu)180擴散到鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的頂層151以形成ρ+發(fā)射極區(qū)210，但是足夠厚以減緩原子擴散到鍺化硅外延結(jié)構(gòu)150的頂層151的速率。因此，ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)210能夠形成的深度近似等于η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158的深度。
[0028]鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200的一個缺陷是由于氧化層212的存在，鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200比鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100具有明顯更大的Ι/f噪音。此外，下一代HBT通常使用外延生長的單晶硅結(jié)構(gòu)代替像多晶硅結(jié)構(gòu)180的多晶硅結(jié)構(gòu)形成發(fā)射極。然而，像氧化層212的氧化層不能與外延生長的單晶硅發(fā)射極連用，從而減小了 ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)的深度，這是因為單晶硅不能在氧化物上外延生長。
[0029]因此，需要一種鍺化硅HBT具有近似等于η+向外擴散發(fā)射極區(qū)的深度的淺P+向外擴散發(fā)射極區(qū)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100的一個示例的橫截面視圖。
[0031]圖2示出現(xiàn)有技術(shù)鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)200的一個示例的橫截面視圖。
[0032]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300的一個示例的橫截面視圖。
[0033]圖4A-4G示出根據(jù)本發(fā)明的形成鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)的方法400的橫截面視圖。

【具體實施方式】
[0034]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300的一個示例。
[0035]如圖3所示，鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300不同于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100在于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300利用ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)310代替ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)153。P+向外擴散發(fā)射極區(qū)310類似于ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)153，除了 ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)310比P+向外擴散發(fā)射極區(qū)153小和淺。因此，外部區(qū)154接觸并水平環(huán)繞更小的ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)310。
[0036]鍺化硅(SiGe)異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300不同于鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100還在于鍺化娃異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)300利用η+向外擴散發(fā)射極區(qū)312代替η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158。N+向外擴散發(fā)射極區(qū)312類似于η+向外擴散發(fā)射極區(qū)158。因此，外部區(qū)159接觸并水平環(huán)繞η+向外擴散發(fā)射極區(qū)312。P+向外擴散發(fā)射極區(qū)310具有與η+向外擴散發(fā)射極區(qū)312的深度大致相同的深度。
[0037]此外，SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300不同于SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100在于SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300用ρ+外延結(jié)構(gòu)314代替ρ+多晶硅結(jié)構(gòu)180。ρ+外延結(jié)構(gòu)314依次具有包括底層316和接觸并位于底層316上方的上部層318的若干層。
[0038]位于隔離結(jié)構(gòu)160上方的底層316包括接觸單晶P+向外擴散發(fā)射極區(qū)310的單晶區(qū)。此外，底層316包括單晶鍺區(qū)和聚晶鍺區(qū)。底層316還具有重摻雜濃度和ρ導(dǎo)電型(P+)。因此，單晶鍺區(qū)具有P+摻雜濃度。
[0039]接著，上部層318包括接觸并位于底層316的單晶鍺區(qū)上方的單晶硅區(qū)，以及接觸并位于底層316的聚晶鍺區(qū)上方的聚晶硅區(qū)。此外，上部層318具有重摻雜濃度和ρ導(dǎo)電型(P+)。因此，單晶硅區(qū)具有P+摻雜濃度。
[0040]SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300不同于SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)100還在于SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)300用η+外延結(jié)構(gòu)320代替η+多晶硅結(jié)構(gòu)182。N+外延結(jié)構(gòu)320包括單晶硅區(qū)和聚晶硅區(qū)。η+外延結(jié)構(gòu)320的單晶硅區(qū)接觸SiGe外延結(jié)構(gòu)155的單晶η+向外擴散發(fā)射極區(qū) 312。
[0041]因此,ρ+外延結(jié)構(gòu)314和ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)310形成ρηρ型SiGe異質(zhì)結(jié)雙級晶體管(HBT) 322的發(fā)射極，SiGe外延結(jié)構(gòu)150的剩余部分形成η-型基極，以及ρ+掩埋區(qū)120、ρ-區(qū)140和ρ-型下沉區(qū)144的組合形成集電極。
[0042]此外,η+外延結(jié)構(gòu)320和η+向外擴散發(fā)射極區(qū)312形成npn型SiGe異質(zhì)結(jié)雙級晶體管(HBT) 324的發(fā)射極，SiGe外延結(jié)構(gòu)155的剩余ρ-型部分形成ρ-型基極，以及η+掩埋區(qū)122、η-區(qū)142和η-型下沉區(qū)146的組合形成集電極。
[0043]在操作中，在使得ρ-型原子向外擴散的退火期間，底層316中的鍺足夠薄以允許P-型原子從上部層318擴散到SiGe外延結(jié)構(gòu)150的頂層151以形成ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)310，但是足夠厚以減緩原子擴散到SiGe外延結(jié)構(gòu)150的頂層151的速率。因此，ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)310能夠形成與η+向外擴散發(fā)射極區(qū)312的深度大致相同的深度。
[0044]圖4A-4G示出根據(jù)本發(fā)明形成SiGe異質(zhì)結(jié)雙級結(jié)構(gòu)的方法400。
[0045]如圖4Α所示，該方法利用常規(guī)形成的中間結(jié)構(gòu)408，中間結(jié)構(gòu)408包括硅-氧化物(SOI)晶片410，硅-氧化物(SOI)晶片410具有硅處理晶片412 ;接觸硅處理晶片412的掩埋絕緣層414 ；以及接觸掩埋絕緣層414的單晶硅襯底416。并且硅襯底416具有ρ+掩埋區(qū)420和η+掩埋區(qū)422。
[0046]此外，基極結(jié)構(gòu)408包括接觸硅襯底416的頂表面的單晶硅外延結(jié)構(gòu)430。在本示例中，除了向外擴散區(qū)以外，外延結(jié)構(gòu)430具有非常低的摻雜濃度和η導(dǎo)電型(η-)。例如，若干P-型原子從P+掩埋層420向外擴散到外延結(jié)構(gòu)430，以及若干η-型原子從η+掩埋層422向外擴散到外延結(jié)構(gòu)430。因此，基本上整個外延結(jié)構(gòu)430具有非常低的摻雜濃度。
[0047]中間結(jié)構(gòu)408還包括接觸外延結(jié)構(gòu)430的若干淺溝道隔離結(jié)構(gòu)432，以及接觸外延結(jié)構(gòu)430并延伸通過外延結(jié)構(gòu)430以及硅襯底416以接觸掩埋隔離層414的深溝道隔離結(jié)構(gòu)434。深溝道隔離結(jié)構(gòu)434形成電隔離的單晶硅區(qū)436和橫向相鄰的電隔離單晶硅區(qū)438。
[0048]此外，中間結(jié)構(gòu)408包括從硅外延結(jié)構(gòu)430的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)430以接觸P+掩埋區(qū)420的輕摻雜ρ導(dǎo)電型(ρ_)區(qū)440,以及從娃外延結(jié)構(gòu)430的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)430以接觸η+掩埋區(qū)422的輕摻雜η導(dǎo)電型(η_)區(qū)442。
[0049]中間結(jié)構(gòu)408還包括從娃外延結(jié)構(gòu)430的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)430至ρ+掩埋區(qū)420的ρ導(dǎo)電型下沉區(qū)444,以及從娃外延結(jié)構(gòu)430的頂表面向下延伸通過外延結(jié)構(gòu)430至η+掩埋區(qū)422的η導(dǎo)電型下沉區(qū)446。
[0050]下沉區(qū)444包括重摻雜ρ導(dǎo)電型(ρ+)表面區(qū)和中度摻雜P導(dǎo)電型(P)下部區(qū)，而下沉區(qū)446包括重摻雜η導(dǎo)電型(η+)表面區(qū)和中度摻雜η導(dǎo)電型(η)下部區(qū)。
[0051]進一步地，中間結(jié)構(gòu)408包括接觸并位于娃外延結(jié)構(gòu)430上方的SiGe外延結(jié)構(gòu)450、淺溝道隔離結(jié)構(gòu)432以及ρ-區(qū)440。中間結(jié)構(gòu)408還包括接觸并位于硅外延結(jié)構(gòu)430上方的SiGe外延結(jié)構(gòu)452、淺溝道隔離結(jié)構(gòu)432以及η-區(qū)442。
[0052]SiGe外延結(jié)構(gòu)450具有包括頂層454和接觸并位于頂層454下方的下部層455的若干層。頂層454包括單晶硅區(qū)和聚晶硅區(qū)。此外，頂層454在本示例中具有非常低的摻雜濃度和η導(dǎo)電型(η—)。
[0053]并且下部層455包括接觸頂層454的單晶硅區(qū)的單晶鍺區(qū)，以及接觸頂層454的聚晶硅區(qū)的聚晶鍺區(qū)。下部層455還具有重摻雜濃度和η導(dǎo)電型(η+)。
[0054]類似地，SiGe外延結(jié)構(gòu)452具有包括頂層456和接觸并位于頂層456下方的下部層457的若干層。頂層456包括單晶硅區(qū)和聚晶硅區(qū)。此外，頂層456在本示例中具有非常低的摻雜濃度和η導(dǎo)電型(η-)。
[0055]下部層457包括接觸頂層456的單晶硅區(qū)的單晶鍺區(qū)，以及接觸頂層456的聚晶硅區(qū)的聚晶鍺區(qū)。下部層457還具有重摻雜濃度和ρ導(dǎo)電型(ρ+)。
[0056]中間結(jié)構(gòu)408附加地包括接觸SiGe外延結(jié)構(gòu)450的隔離結(jié)構(gòu)460，以及接觸SiGe外延結(jié)構(gòu)452的隔離結(jié)構(gòu)462。隔離結(jié)構(gòu)460和462是不導(dǎo)電的。隔離結(jié)構(gòu)460具有暴露SiGe外延結(jié)構(gòu)450的頂層454的單晶硅區(qū)的發(fā)射極開口 464，以及暴露SiGe外延結(jié)構(gòu)450的頂層454的聚晶硅區(qū)的接觸開口 466。類似地，隔離結(jié)構(gòu)462具有暴露SiGe外延結(jié)構(gòu)452的頂層456的單晶硅區(qū)的發(fā)射極開口 470，以及暴露SiGe外延結(jié)構(gòu)452的頂層456的聚晶硅區(qū)的接觸開口 472。
[0057]如圖4Α進一步所示，方法400通過以常規(guī)方式在SiGe外延結(jié)構(gòu)450和452的暴露的單晶硅區(qū)和聚晶硅區(qū)上外延生長下部層474開始。下部層474也在ρ下沉區(qū)444和η下沉區(qū)446上生長。下部層474進一步在隔離結(jié)構(gòu)460和462上以及在淺溝道隔離結(jié)構(gòu)432和深溝道隔離結(jié)構(gòu)434上生長。
[0058]下部層474具有接觸并位于SiGe外延結(jié)構(gòu)450的頂層454的單晶硅區(qū)上方的單晶區(qū)，以及接觸并位于頂層456的單晶硅區(qū)上方的單晶區(qū)。下部層474還具有接觸并位于單晶P下沉區(qū)444上方的單晶區(qū)，以及接觸并位于單晶η下沉區(qū)上方的單晶區(qū)。下部層474具有接觸并位于隔離結(jié)構(gòu)432、434、460和462上方的聚晶區(qū)。
[0059]此外，下部層474包括單晶鍺區(qū)和聚晶鍺區(qū)，并且能夠選擇性包括位于鍺下方和/或上方的單晶硅和聚晶硅。在下部層474生長之后，圖案化光致抗蝕劑層476以常規(guī)方式在下部層474上形成。
[0060]在形成圖案化光致抗蝕劑層476后，如圖4Β所示，下部層474的暴露區(qū)被蝕刻以形成下部結(jié)構(gòu)480。下部結(jié)構(gòu)480接觸發(fā)射極開口 470暴露的SiGe外延結(jié)構(gòu)450的頂層454的單晶硅區(qū)，以及隔離結(jié)構(gòu)460的頂表面。因此，下部結(jié)構(gòu)480具有接觸并位于SiGe外延結(jié)構(gòu)450的頂層454上方的單晶區(qū)，以及接觸并位于隔離結(jié)構(gòu)460上方的聚晶結(jié)構(gòu)。在下部結(jié)構(gòu)480已形成后，圖案化光致抗蝕劑層476以常規(guī)方式被去除。
[0061]如圖4C所示，在圖案化光致抗蝕劑層476被去除后，上部層482以常規(guī)方式在下部結(jié)構(gòu)480和SiGe外延結(jié)構(gòu)452的頂層456的單晶硅區(qū)上外延生長。上部層482也在SiGe外延結(jié)構(gòu)450和452的聚晶硅區(qū)上生長。此外，上部層482在ρ下沉區(qū)444和η下沉區(qū)446上生長。上部層482進一步在隔離結(jié)構(gòu)460和462以及淺溝道隔離結(jié)構(gòu)432和深溝道隔離結(jié)構(gòu)434上生長。
[0062]上部層482具有接觸并位于下部結(jié)構(gòu)480上方的單晶區(qū)，以及接觸并位于發(fā)射極開口 470暴露的SiGe外延結(jié)構(gòu)452的頂層456的單晶硅區(qū)上方的單晶區(qū)。
[0063]進一步地，上部層482具有接觸并位于單晶P下沉區(qū)444上方的單晶區(qū)，以及接觸并位于單晶η下沉區(qū)446上方的單晶區(qū)。上部層482具有接觸并位于隔離結(jié)構(gòu)432、434、460和462上方的聚晶區(qū)。此外，上部層482包括硅。在上部層482已生長后，圖案化光致抗蝕劑層484以常規(guī)方式在上部層482上形成。
[0064]在形成圖案化光致抗蝕劑層484后，如圖4D所示，上部層482的暴露區(qū)被蝕刻以形成接觸下部結(jié)構(gòu)480的第一上部結(jié)構(gòu)486，以及接觸發(fā)射極開口 470暴露的SiGe外延結(jié)構(gòu)452的頂層456的單晶硅區(qū)的第二上部結(jié)構(gòu)488。在上部結(jié)構(gòu)486和488已形成后，圖案化光致抗蝕劑層484以常規(guī)方式被去除。
[0065]如圖4Ε所示，在圖案化光致抗蝕劑層484已被去除后，圖案化光致抗蝕劑層490以常規(guī)方式形成。在形成圖案化光致抗蝕劑層490后，ρ-型摻雜物例如硼通過圖案化光致抗蝕劑層490被植入重摻雜(ρ+)上部結(jié)構(gòu)486。在上部結(jié)構(gòu)486已被摻雜后，圖案化光致抗蝕劑層490以常規(guī)方式被去除。
[0066]如圖4F所示，在圖案化光致抗蝕劑層490已被去除后，圖案化光致抗蝕劑層492以常規(guī)方式形成。在形成圖案化光致抗蝕劑層492后，η-型摻雜物例如磷通過圖案化光致抗蝕劑層492被植入重摻雜(η+)上部結(jié)構(gòu)488。在上部結(jié)構(gòu)488已被摻雜后，圖案化光致抗蝕劑層492以常規(guī)方式被去除。
[0067]如圖4G所示，在圖案化光致抗蝕劑層492已被去除后，摻雜結(jié)構(gòu)以常規(guī)方式退火。在退火期間，下部結(jié)構(gòu)480中的鍺足夠薄，以允許P-型原子從上部結(jié)構(gòu)486向外擴散到SiGe外延結(jié)構(gòu)450，以形成ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)494，但足夠厚易減緩原子向外擴散到SiGe外延結(jié)構(gòu)450中的速率。
[0068]同時，η-型原子從上部結(jié)構(gòu)488向外擴散到SiGe外延結(jié)構(gòu)452，以形成η+向外擴散發(fā)射極區(qū)496。因此，由于鍺所提供的減緩效應(yīng)，ρ+向外擴散發(fā)射極區(qū)494能夠形成與η+向外擴散發(fā)射極區(qū)496的深度大致相同的深度。接著，方法400以常規(guī)步驟繼續(xù)。
[0069]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，在所要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)，許多其他實施例和變體是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極結(jié)構(gòu)，其包括: 具有第一導(dǎo)電類型的襯底結(jié)構(gòu)； 接觸所述襯底結(jié)構(gòu)的第一外延結(jié)構(gòu)，所述第一外延結(jié)構(gòu)包括單晶娃; 接觸所述第一外延結(jié)構(gòu)的第二外延結(jié)構(gòu)，所述第二外延結(jié)構(gòu)包括第一單晶鍺區(qū)，所述第一單晶鍺區(qū)具有第二導(dǎo)電類型； 接觸所述第二外延結(jié)構(gòu)的非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)具有暴露所述第二外延結(jié)構(gòu)的發(fā)射極開口 ；以及 接觸所述非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)并延伸通過所述發(fā)射極開口以接觸所述第二外延結(jié)構(gòu)的第三外延結(jié)構(gòu)，所述第三外延結(jié)構(gòu)包括第二單晶鍺區(qū)，所述第二單晶鍺區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第三外延結(jié)構(gòu)進一步包括接觸所述第二單晶鍺區(qū)并位于所述第二單晶鍺區(qū)上方的第一單晶硅區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第一單晶硅區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第二外延結(jié)構(gòu)進一步包括接觸所述第一單晶鍺區(qū)并位于所述第一單晶鍺區(qū)上方的第二單晶硅區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第三外延結(jié)構(gòu)接觸所述第二單晶硅區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第二單晶硅區(qū)包括所述第一導(dǎo)電類型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第三外延結(jié)構(gòu)的單晶區(qū)接觸所述第二外延結(jié)構(gòu)的單晶區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第二外延結(jié)構(gòu)進一步包括接觸所述第一單晶鍺區(qū)并位于所述第一單晶鍺區(qū)上方的第一單晶硅區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第一單晶硅區(qū)包括所述第一導(dǎo)電類型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第三外延結(jié)構(gòu)接觸所述第一單晶硅區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第三外延結(jié)構(gòu)進一步包括接觸所述第二單晶鍺區(qū)并位于所述第二單晶鍺區(qū)上方的第二單晶硅區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的雙極結(jié)構(gòu)，其中所述第二單晶硅區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型。
13.一種形成雙極結(jié)構(gòu)的方法，其包括形成接觸下部單晶區(qū)的上部單晶區(qū)，所述上部單晶區(qū)包括第一導(dǎo)電類型的上部單晶鍺區(qū)，所述下部單晶區(qū)包括第二導(dǎo)電類型的下部單晶鍺區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進一步包括形成接觸所述上部單晶區(qū)并位于所述上部單晶區(qū)上方的第一單晶硅區(qū)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中第一單晶硅區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述下部單晶區(qū)進一步包括接觸所述下部單晶鍺區(qū)并位于所述下部單晶鍺區(qū)上方的第二單晶硅區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中形成所述上部單晶區(qū)包括: 外延生長鍺層；并且 選擇性去除所述鍺層，以形成包括所述上部單晶鍺區(qū)的結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中形成所述第一單晶硅區(qū)包括: 在所述結(jié)構(gòu)上外延生長硅層；并且 選擇性去除所述硅層，以形成包括所述第一單晶硅區(qū)的結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進一步包括摻雜所述第一單晶硅區(qū)，以使所述第一單晶硅區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進一步包括退火，以使摻雜物從所述第一單晶硅區(qū)向外擴散到所述第二單晶硅區(qū)。
【文檔編號】H01L29/73GK104205336SQ201380015922
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】J·A·巴布科克, A·薩多夫尼科夫 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司