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Die
Erfindung betrifft einen Bipolartransistor mit einem Emitter, einem
Kollektor und mit einer in eine intrinsische und eine extrinsische
Basis aufgeteilten Basisschicht und ein Verfahren zur Herstellung
des Transistors.
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Aus
der Druckschrift "SiGe
Bipolar Technology for Mixed Digital and Analog RF Applications", J. Böck et al.
IEEE 2000 sind Transistoren der eingangs genannten Art bekannt,
bei denen die Basisschicht einen intrinsischen Abschnitt und einen
extrinsischen Abschnitt aufweist, wobei der extrinsische Abschnitt einen
Basiskontakt mit dem intrinsischen Abschnitt verbindet. Der extrinsische
Abschnitt weist dabei eine relativ geringe Bordotierung auf. Dies
ergibt als Nachteil einen hohen Widerstand der Basisschicht und
führt zu
einem Absinken der Leistungsverstärkung bereits bei niedrigeren
Frequenzen und damit zu einer effektiven Verlangsamung des Transistors. Zusätzlich bewirkt
der höhere
Basiszuleitungswiderstand ein höheres
Rauschen.
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Aus
der
US 6028345 B1 ist
ein Verfahren zur Herstellung eines Transistors mit niederohmig
dotierter extrinsischer Basis bekannt, bei dem im Bereich der extrinsischen
Basis eine Glasschicht hochdotiert abgeschieden wird, aus der in
einem thermischen Schritt Dotierstoff in die extrinsische Basis
eingetrieben wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass das Abscheiden
einer ausreichend hochdotierten Schicht in einem CVD Prozess Probleme
bereitet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bipolartransistor der eingangs
genannten Art mit einem niederohmigen Basisanschluss anzugeben,
der in einfacher und kontrollierter Weise hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Bipolartransistor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung sind weiteren
Ansprüchen
zu entnehmen.
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Auch
die Erfindung nützt
das Prinzip einer durchgehenden Basisschicht, aus der sowohl intrinsische
als auch extrinsische Basis ausgebildet sind. Während in bekannten Transistoren
jedoch der Unterschied zwischen extrinsischer und intrinsischer Basis
durch eine entsprechend unterschiedliche Dotierungshöhe hergestellt
ist, nutzt die Erfindung eine zusätzliche elektrisch gut leitfähige Silicid-Schicht, die
außerhalb
des Basisgebiets zusammen mit der Basisschicht die niederohmige
extrinsische Basis ausbildet.
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Eine
Silicid-Schicht hat den Vorteil, dass sie sich gut strukturieren
lässt,
dass sie sich in einer hohen Leitfähigkeit ausbilden lässt und
keinen Dotierstoffgehalt aufweist, so dass aus der Silicid-Schicht kein
Dotierstoff ausdiffundieren kann. Dies ermöglicht es, die Silicid-Schicht
im Transistoraufbau exakt zu definieren, ohne dabei Diffusionsprozesse
berücksichtig
zu müssen.
Bevorzugtes Silicid für
die Silicid-Schicht ist Wolframsilicid WSiX,
das als Werkstoff in der Industrie schon gut etabliert ist.
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Die
Silicid-Schicht ist vorzugsweise so strukturiert, dass das Basisgebiet
ausgespart ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass die gesamte
Anordnung zum Basisgebiet hin in einer topographischen Stufe abfällt, wobei
die topographische Stufe zur Herstellung von Spacern genutzt werden
kann, die wiederum eine selbstjustierende Erzeugung von Basis-Emitterfenster-Übergang ermöglichen. Dies kann durch nachträgliche Strukturierung
einer groß-
oder ganzflächig
aufgewachsenen Silicid-Schicht
oder durch selektives Aufbringen in einem reaktiven Prozess erfolgen.
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Vorzugsweise
ist die Silicid-Schicht unterhalb der Basisschicht angeordnet und
gegen das Halbleitersubstrat mit einer dünnen isolierenden Schicht isoliert.
Im Bereich des Basisgebiets ist die Silicid-Schicht entfernt und
das Halbleitersubstrat frei gelegt.
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Darüber ist
ganzflächig
eine Basisschicht angeordnet, die vorzugsweise direkt über dem
im Basisgebiet freigelegten Halbleitersubstrat epitaktisch aufgewachsen
ist. Über
der Silicid-Schicht kann die Basisschicht eine polykristalline Modifikation
aufweisen.
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Im
Bereich der topographischen Stufe ist über der Basisschicht ein ringförmiges Spacer-Gebiet
ausgebildet, welches innen an der topographischen Stufe anliegt,
auf dem Basisgebiet aufsitzt, das Emitterfenster definiert und es
dabei ringförmig
umschließt. Über dem
Emitterfenster ist der Emitter angeordnet, beispielsweise als strukturierte,
hoch dotierte, polykristalline oder amorphe Halbleiterschicht, insbesondere
als amorphe Silizium-Schicht. Der Emitter steht mit der Basisschicht
im Bereich des Emitter-Fensters in Kontakt, ist aber gegen die Basisschicht
im Bereich des extrinsischen Basis durch das Spacer-Gebiet isoliert.
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Vorzugsweise
wird die Silicid-Schicht aus Wolframsilicid ausgebildet, welches
eine gegenüber hoch
dotiertem Silizium um den Faktor 10 höhere Leitfähigkeit und eine hohe thermische
Beständigkeit aufweist.
Möglich
ist es jedoch auch, andere elektrisch leitfähige Silicide einzusetzen,
beispielsweise Titansilicid.
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Die
Basisschicht ist vorzugsweise als epitaktische Silizium-Germanium-Schicht
ausgebildet. Im Bereich der intrinsischen Basis weist die Basisschicht
eine schwache Dotierung vom zweiten Leitfähigkeitstyp und für einen
npn Transistor insbesondere eine Bor-Dotierung auf. Für pnp Transistoren
ist die Basisschicht natürlich
mit n-dotierenden Dotierstoffen datiert. Im Bereich der extrinsischen
Basis kann die Basisschicht zusätzlich
eine durch nachträgliche
Implantation erzeugte höhere
Dotierung aufweisen. Die Basisschicht kann ganzflächig erzeugt
oder spezifisch nur über
der im Basisgebiet freiliegenden Siliziumoberfläche aufgewachsen sein.
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Zwischen
Silicid-Schicht und Basisschicht kann eine relativ dazu dünne Polysilizum-Schicht
angeordnet sein, die das Aufwachsen der Basisschicht erleichtern
kann, insbesondere wenn für
diese SiGe aufgewachsen oder abgeschieden wird.
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Das
Kollektorgebiet ist vom ersten Leitfähigkeitstyp, vorzugsweise in
einem Oberflächenbereich des
Halbleitersubstrats ausgebildet und kann die gleiche Dotierung wie
der Halbleiterwafer aufweisen. Möglich
ist es jedoch auch, das Kollektorgebiet in einem ursprünglich mit
einem Dotierstoff vom zweiten Leitfähigkeitstyp dotierten Halbleiterwafer
unterhalb des Basisgebiets durch entsprechende entgegengesetzte
Dotierung auszubilden.
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Der
Anschluss des Kollektorgebiets kann innerhalb des Halbleitersubstrats
durch eine Buried Layer (vergrabene Schicht) erfolgen, die außerhalb des
aktiven Transistorgebietes mit Hilfe eines hoch dotierten Kollektoranschlusses
elektrisch mit dem Kollektorkontakt auf der Oberfläche des
Halbleitersubstrats verbunden ist.
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Der
erfindungsgemäße Transistor
kann als npn Bipolar-Transistor
oder auch pnp Transistor ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass
im ersten Fall die Basisschicht p-dotiert ist, bzw. dass der Dotierstoff
vom zweiten Leitfähigkeitstyp
eine p-Dotierung erzeugen kann. Dementsprechend sind Kollektor und Emitter
n-dotiert. Für
den zweiten Fall gilt das Umgekehrte, also n-dotierte Basisschicht
und p-dotierter Kollektor und Emitter.
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Möglich ist
es jedoch, den erfindungsgemäßen Transistor
als pnp Bipolar-Transistor auszubilden.
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Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung des Transistor anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren
näher erläutert. Die
Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sind
daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Den
Figuren sind daher weder absolute noch relative Maßangaben
entnehmbar. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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1 bis 6 zeigen
anhand schematischer Querschnitte verschiedene Herstellungsstufen,
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7 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch eine beinahe fertig gestellte
Transistorstruktur.
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Der
Transistor ist auf einem monokristallinen Wafer HLW aufgebaut. Der
Wafer kann dabei ein Halbleitermaterial umfassen, insbesondere Silizium, welches
zusätzlich
noch Beimischungen anderer Elemente aufweisen kann, die mit dem
Silizium zusammen ein homogenes Kristallgitter ausbilden. Solche
weiteren Materialien können
beispielsweise Germanium oder Kohlenstoff sein. Weiterhin kann der Wafer
einen Verbindungshalbleiter, beispielsweise eine III–V – Verbindung,
eine IV–VI – Halbleiterverbindung
oder einen trinären
Halbleiter umfassen. Möglich
ist auch ein nicht halbleitendes Wafer-Material. Insbesondere in
diesem Fall wird als erste funktionelle Schicht des Transistors
der Kollektor erzeugt, beispielsweise durch epitaxiales Aufwachsen
einer Halbleiterschicht auf dem Wafer.
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In
einem Halbleiterwafer HLW kann der Kollektor auch direkt in der
Wafer-Oberfläche
ausgebildet werden, vorzugsweise durch Einbringen von Dotierstoffen
eines gewünschten
Leitfähigkeitstyps
in einer gewünschten
Konzentration. Der Kollektor kann gegenüber dem Wafer eine höhere oder
niedrigere Dotierung aufweisen und auch von einem anderen Leitfähigkeitstyp
sein.
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Bevorzugt
ist aber folgendes Vorgehen. Ausgehend von einem Halbleiterwafer
HLW, beispielsweise einem p-dotierten Siliziumwafer wird zunächst für den tiefliegenden
Kollektoranschluss eine buried layer durch Implantation eines eine
n-Leitfähigkeit
erzeugenden Stoffes, beispielsweise Arsen oder Antimon, ggf. auch
Phosphor, und anschließendes
epitaktisches Aufwachsen des Kollektorgebiets KG erzeugt. Es folgt
die Erzeugung und Aktivierung einer Dotierung für die Wells. Dann werden die
aktiven Transistorbereiche TB definiert. Dies erfolgt vorzugsweise
durch lokale Oxidation und Aufwachsen von Feldoxid. Es ist aber
auch möglich,
die Oxidbereichen OB als STI Gebiete (shallow trench isolation) auszuführen.
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Die
einzelnen Transistoren auf dem großflächigen Halbleiterwafer HLW
sind dann gegeneinander durch die entsprechenden Oxidbereiche OB
isoliert bzw. von diesen umgeben und so definiert. Mit Hilfe der
Oxidbereiche können
die Transistoren auch gegen andere Strukturen und Schaltungselemente, die
zusätzlich
auf dem Halbleiterwafer integriert werden, isoliert werden.
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1 zeigt
die Anordnung nach der Definition der Transistorbereiche mit schematisch
angedeuteten Oxidbereichen OB. Auf dieser Stufe kann auch außerhalb
des aktiven Transistorgebiets über
eine Sinker genannte Dotierung eine leitfähige Verbindung zu einer vergrabenen
Schicht für
den Kollektoranschluss geschaffen werden.
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Im
nächsten
Schritt wird ganzflächig
eine dünne
isolierende Schicht IS aufgebracht. Dies kann zum Beispiel eine
dünne Oxidschicht,
oder eine Doppelschicht aus einer Oxid-Schicht und einer ebenfalls dünnen Nitrid-Schicht.
Die isolierende Schicht dient zum einen zur elektrischen Isolation
und zum anderen als Ätzstopp
bei späteren
Strukturierungsschritten, um nach Möglichkeit eine Beschädigung des Halbleiterwafers
im Transistorbereich zu vermeiden.
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Über der
isolierenden Schicht IS wird anschließend eine Silicid-Schicht SS
eines Metallsilicids abgeschieden. Dies kann in einem CVD-Verfahren
erfolgen. Möglich
ist es jedoch auch, die Silicid-Schicht reaktiv auf der Oberfläche durch
Reaktion der Elemente zu erzeugen. Dazu wird eine Schicht des Metalls,
aus welchem das Silicid gebildet wird, über Silizium abge schieden und
in einem thermischen Schritt das Silicid durch Reaktion des Metalls
mit dem Silizium erzeugt. Hierbei ist ein selektives Erzeugen über Silizium
möglich,
so dass die Strukturierung entfallen kann. Vorzugsweise wird das Silicid,
vorzugsweise Wolframsilicid, jedoch ganzflächig direkt aus der Gasphase
mittels CVD abgeschieden. 2 zeigt
die Anordnung nach der Herstellung der Silicid-Schicht SS.
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In
einer Variante kann auf dieser Stufe nun eine dünne Polysilizum-Schicht über der
Silicid-Schicht aufgebracht werden. Möglich ist es jedoch auch, auf
diese Polysilizum-Schicht zu verzichten. Die Polysilizum-Schicht
kann in situ hoch dotiert abgeschieden werden. Möglich ist es jedoch auch, die
Polysilizum-Schicht in einem späteren
Schritt insbesondere durch Implantation hoch zu dotieren, wobei
ein Dotierstoff vom zweiten Leitfähigkeitstyp eingebracht wird.
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Im
nächsten
Schritt wird wiederum eine dünnes
Dielektrikum, insbesondere eine Oxid-Schicht ganzflächig abgeschieden,
die in einem späteren Strukturierungsschritt
als Ätzstopp
dienen kann.
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Im
nächsten
Schritt wird die Silicid-Schicht strukturiert. Dazu wird eine Fotolack-Maske
verwendet, die den Bereich des Basisgebiets frei lässt und so
das Basisfenster öffnet.
Vorzugsweise wird die Fotolack-Maske so strukturiert, dass alle
nicht benötigten
Bereiche der Silicid-Schicht frei bleiben. Das sind insbesondere
die Bereiche, die nicht für
die extrinsische Basis benötigt
werden. Anschließend
wird die Silicid-Schicht
durch Ätzen
in den Fenstern der Fotolack-Maske entfernt. Dabei kann die isolierende Schicht
IS als Ätzstopp
dienen. Im geöffneten
Fenster über
dem Basisgebiet wird anschließend
die isolierende Schicht entfernt.
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In
einer Verfahrensvariante kann nun noch eine Tiefenimplantation (SiC-Implant
= Selectively implanted Collector) ins Substrat vorgenommen werden,
beispielsweise um tiefliegende Kollektorgebiete höher zu dotieren.
Dazu wird eine relativ dicke Maske zur Strukturierung der Silicid-Schicht
verwendet, die beim SiC Implant zu einer Dotierung ausschließlich der
im Fenster freigelegten Substratoberfläche führt.
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Anschließend wird
eine Basisschicht BS unter epitaktischen Bedingungen aufgewachsen.
Vorzugsweise wird für
eine Basisschicht aus reinem Silizium ein Niedertemperatur PE-CVD
(plasma enhanced CVD) Verfahren oder – wie auch andere Schichten
(z.B. Basisschicht aus SiGe)- ein LP-CVD-(low pressure CVD) Verfahren
eingesetzt, bei dem zumindest im Bereich über dem kristallinen Substrat,
also im Basisgebiet BG bzw. im Bereich der intrinsischen Basis die
Basisschicht BS in monokristalliner Modifikation aufwachsen kann.
Die Epitaxie kann so geführt
werden, dass die Basisschicht ausschließlich bzw. selektiv über der
im Basisgebiet BG freiliegenden Siliziumoberfläche aufwächst. An den Innenrändern des
Basisfensters, die frei von Oxidschicht sind, tritt die Basisschicht
dabei in Kontakt mit der Silicidschicht, wobei ein elektrischer
Kontakt hergestellt wird.
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In
situ wird die Basisschicht dabei mit einem Dotierstoff vom zweiten
Leitfähigkeitstyp
und insbesondere leicht p-dotiert, vorzugsweise mit einem gegebenen über die
Schichtdicke variierenden Dotierstoffgehalt, beispielsweise durch
direkten Einbau von Bor während
des Aufwachsens. Möglich
ist jedoch auch eine Siliziumgermaniumlegierung, wobei der Germaniumanteil
bis zu 30 % betragen kann. Über das
zweite Halbleitermaterial mit von Silizium unterschiedlicher Bandlücke können die
halbleitenden Eigenschaften über
den Gehalt und/oder auch über
ein Konzentrationsprofil in der Basisschicht eingestellt werden.
Vorteilhaft ist es beispielsweise, einen Konzentrationsgradienten
für Germanium
in Silizium einzustellen, der direkt über dem Kollektor K die höchste Konzentration
von beispielsweise 20 Atom-% aufweist und bis zur Oberfläche der
Basisschicht bis auf 0 abfällt.
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3 zeigt
die Anordnung nach Strukturierung der Silicid-Schicht SS und Abscheiden der Basisschicht
BS. Es zeigt sich, dass die Basisschicht über die strukturierte Silicid-Schicht
in einer topographischen Stufe TS zum Basisgebiet BG hin abfällt.
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Diese
topographische Stufe kann nun zur selbstjustierenden Definition
des Emitterfensters EF benutzt werden, welches die Kontaktfläche zwischen dem
späteren
Emitter und der Basis darstellt. Dazu wird eine Spacer-Technik verwendet
und zunächst eine
weitere isolierende Schicht, insbesondere eine Doppelschicht aus
Oxid und Nitrid als Ätzstoppschicht
AS über
der Basisschicht BS abgeschieden. Anschließend wird ganzflächig eine
Hilfsschicht, z.B. ein Oxid kantenbedeckend abgeschieden. Dabei wird
die Dicke der Hilfsschicht so bemessen, dass mit dem späteren Spacergebiet
an der topographischen Stufe TS eine gewünschte Verkleinerung des Basisgebiets
hin zum Emitterfenster EF erreicht wird. Durch anisotropes Rückätzen wird
die Hilfsschicht anschließend
auf den ebenen Oberflächen
entfernt. An der topographischen Stufe verbleiben wegen der dort
höheren
Schichtdicke der Hilfsschicht die Spacer-Gebiete SG an den Innenrändern der
Stufe über
dem Basisgebiet. Die Oxid-/Nitrid-Doppelschicht dient dabei als Ätzstop. 4 zeigt
die Anordnung nach dieser Verfahrensstufe mit den fertigen Spacergebieten
SG.
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Im
nächsten
Schritt wird die Ätzstopschicht AS
mit Hilfe einer Maske geätzt
und zumindest im Bereich des Emitterfensters EF entfernt und dabei dort
die Basisschicht BS frei gelegt. Ganzflächig kann dann im nächsten Schritt
die Emitterschicht ES abgeschieden werden. Dazu wird ein CVD-Prozess
eingesetzt und Silizium in polykristalliner oder amorpher Form abgeschieden,
vorzugsweise direkt in einer gewünschten
Dotierung vom ersten Leitfähigkeitstyp, besondere
mit einer n-Dotierung mittels Arsen. 5 zeigt
die Anordnung nach diesem Schritt. Die Figur zeigt auch, dass die
Emitterschicht ES innerhalb des vom Spacer-Gebiet SG umschlossenen
Emitterfensters EF mit der Basisschicht BS in Kontakt tritt. Die Kontaktfläche entspricht
der Größe des späteren Emitter-Basis-Übergangs.
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Im
nächsten
Schritt wird die Emitterschicht ES strukturiert. Dazu kann wieder
eine Photolack-Maske verwendet werden, die photolithographisch strukturiert
wird und dann die Emitter-Schicht im
Bereich des späteren
Emitters E abdeckt. Nach dem Ätzen
der Emitter-Schicht verbleibt unterhalb der Fotolack-Maske der Emitter,
der an seinen Außenrändern vorteilhaft
mit dem Spacer-Gebiet abschließt. 6 zeigt
die Anordnung nach der Strukturierung des Emitters E.
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Bevor
diese zur Strukturierung eingesetzte Fotolack-Maske entfernt wird,
kann sie noch als Dotiermaske zum Dotieren der Basisschicht BS im
freiliegenden Bereich verwendet werden. Auf diese Weise wird die
Basisschicht außerhalb
des Basisgebiets in der Leitfähigkeit
verbessert und kann dadurch den Widerstand der extrinsischen Basis
weiter verbessern. Auf diesen Schritt kann jedoch auch verzichtet werden,
da die Silicid-Schicht SS die Basisschicht im Bereich der extrinsi schen
Basis verstärkt
und bereits eine ausreichend hohe Leitfähigkeit bereitstellt.
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Im
nächsten
Schritt wird die Basisschicht im Bereich der extrinsischen Basis
strukturiert und zumindest im Bereich des späteren Kollektorkontakts entfernt.
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Der
Transistor ist nun bereits funktionsfähig. Es fehlt jedoch eine Isolierung
und die Herstellung der entsprechenden Anschlüsse für Emitter, Basis und Kollektor.
Dazu werden in einer abdeckenden Oxid-Schicht entsprechende Fenster
bis hin zu dem jeweiligen anzuschließenden Schichtengebiet geöffnet. Dies
kann jeweils mit einer Phototechnik und einem Ätzprozess erfolgen. Anschließend werden
die entsprechenden Kontakte erzeugt und strukturiert.
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7 zeigt
einen fertigen Bipolartransistor, bei dem gegenüber der bisherigen Anordnung
nun noch die Kontakte zum Anschließen der einzelnen Transistorschichten
erzeugt worden sind. Direkt über dem
Emitter E wird beispielsweise ein Emitterkontakt EK erzeugt, der
aus Polysilizium oder einem Metall, insbesondere aus Aluminium,
Wolfram oder Kupfer ausgebildet ist. Im Bereich der extrinsischen
Basis wird über
der Basisschicht und den anderen gegebenenfalls darüber aufgebrachten
Schichten in einem Fenster die Basisschicht BS freigelegt und der
Basiskontakt BK aufgebracht. Der Kontakt zum Kollektor ist außerhalb
des Transistorbereichs vorgenommen. Dazu wird ein mit Dotierstoff
vom ersten Leitfähigkeitstyp
hochdotierter Kollektoranschluss KA im Halbleiter HLW erzeugt. Mit
dem Kollektoranschluss KA wird eine tiefliegende, hochdotierte,
vergrabene Kollektorschicht VK kontaktiert, die wiederum mit dem
Kollektorgebiet KG, welches selektiv implantiert sein kann, in Verbindung
steht. Auf diese Weise wird ein durchgehend hochdotierter und damit
niederohmiger Anschluss über
Kollektoranschluss KA, vergrabene Kollektorschicht VK und Kollektorgebiet
KG hergestellt, die allesamt eine hohe Dotierung vom ersten Leitfähigkeitstyp
aufweisen.
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Der
erfindungsgemäße Transistor
zeichnet sich durch eine intrinsische Basis aus, die relativ dünn gehalten
werden kann und deren Dotierstoffverteilung durch die epitaktische
Abscheidung definiert ist. Die geringe Dicke ermöglicht eine schnelle Überbrückung der
intrinsischen Basis durch die vom Emitter initiierten Ladungsträger und
damit kurze Schaltzeiten des Transistors.
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Die
intrinsische Basis ist auch nicht durch eine Ausdiffusion ihrer
Dotierstoffelemente, insbesondere von Boratomen in benachbarte Schichtbereiche
von Emitter oder Kollektor verbreitert, wie dies insbesondere bei
der bekannten Dotierstoffimplantation der gesamten Basisschicht
als nachteilige Begleiterscheinung zu erwarten wäre. Dennoch wird über die
extrinsische Basis, die durch die Silicidschicht und gegebenenfalls
Eindiffusion zusätzlichen Dotierstoffs
niederohmig und damit gut elektrisch leitend ist, insgesamt ein
niederohmiger Anschluss der intrinsischen Basis und damit des gesamten
Transistors ermöglicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
die einzelnen Bestandteile des Transistors ausreichend separiert
werden, ohne dass dadurch der Widerstand des Basisanschlusses gegenüber bekannten
Transistoren erhöht
wird. Ein erfindungsgemäßer Transistor
ist daher insbesondere für schnelle
logische und analoge Schaltkreise geeignet und erlaubt eine hohe
Schaltfrequenz.
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Der
Abstand zwischen hochdotierter extrinsischer Basis und dem Emitter
kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens so
genau eingestellt werden, dass einerseits ein niederohmiger Basisanschluss
ermöglicht
und andererseits das Tunneln von Ladungsträgern zwischen dem hochdotierten
Bereich der Basisschicht und dem hochdotierten Emitter auf einen
gewünschten
Wert beschränkt
bzw. unter einen maximal tolerierbaren Wert abgesenkt wird.
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Der
aktive Emitter-Basis-Übergang
EBU wird durch Eindiffusion von Dotierstoffen aus dem Emitter E
tiefer in die epitaktische Basisschicht hineinverlegt, wodurch Qualität des Emitter-Basis-Übergang
EBU verbessert wird. Im Zusammenwirken mit dem nur langsam diffundierendem
Dotierstoff Arsen kann die Tiefe des Basisübergangs genau kontrolliert
werden und damit die Dicke der aktiven Basis, die die Schaltgeschwindigkeit
des Bipolar-Transistors bestimmt.
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Obwohl
die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele beschrieben
werden konnte, ist sie nicht auf diese beschränkt. Im Rahmen der Erfindung
liegen vielmehr zahlreiche Abwandlungen der angegebenen Verfahrensparameter
und insbesondere der vorgenommenen Materialauswahl.
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In
einer Variante des Verfahrens kann beispielsweise die Schichtreihenfolge
verändert
werden, indem die Silicid-Schicht über der
Basisschicht abgeschieden wird. Dazu wird die Basisschicht direkt auf
der isolierenden Schicht IS aufgebracht. Anschließend wird
die Silicid-Schicht aufgebracht und mit Hilfe einer Photomaske strukturiert,
wobei die Basisschicht im Bereich des Basisgebiets freigelegt wird.
Anschließend
können
die Spacer-Gebiete im Bereich der durch die strukturierte Silicidschicht
entstandenen topographischen Stufe erzeugt und wie in der ersten
Variante weiter verfahren werden.
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- TB
- aktiver
Transistorbereich
- HLW
- Halbleiterwafer
- OB
- Oxidbereiche
- KG
- Kollektorgebiet
- IS
- isolierende
Schicht
- SS
- Silicidschicht
- PS
- Polysiliziumschicht
- BG
- Basisgebiet
- BS
- Basisschicht
- AS
- Ätzstopschicht
- TS
- Topographische
Stufe
- SG
- Spacergebiete
- EF
- Emitterfenster
- ES
- Emitterschicht
- E
- Emitter
- EBU
- Emitter/Basis Übergang
- VK
- Vergrabener
Kollektor
- BK
- Basiskontakt
- EK
- Emitterkontakt
- KK
- Kollektorkontakt
- KA
- Kollektoranschluss