TWI241025B - Bipolar junction transistors and methods of manufacturing the same - Google Patents

Description

1241025 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領

域】 本發明是有關於— 一種雙載子接面電晶體 【先前技術】 #雙載子電晶體 及其製造方法。 且特別是有關於 ▲圖1疋傳、洗垂直雙载子電晶體的一個橫截面觀點。在 这個例子中，NPN電晶體被顯示，並且相應地，N+埋入集 極區2位於被形成在p_基體上格集極區3之深度内。一般 而言，藉由在P-基體丨上蟲晶增生（Epitaxial Gr〇wth)以 形成集極區域3。，並且，依圖所示，形成區域氧化 (LOCOS’ local oxidation)或淺溝槽隔離（STI’ shaU〇w trench isolation)絕緣層4以隔離n—集極區域3的表面地 區。 •藉由單晶矽（singie-crystal Si)或矽鍺化合物 (Sije)之磊晶增生在N集極區域3上以形成p+基極層5，並 ^藉由掺入雜質至在P+基極層5内指定深度以形成N+射極 區域6。P+多晶矽基極電極7以及N+多晶矽射極電極8各自 接觸基極層5以及射極區域6。通常藉由從多晶矽射極電極 8雜質擴散至基極層5以形成射極區域6。藉由側壁間隙壁 (sidewall spacer) 9 和絕緣層（insulating laye〇 ι〇 使 得多晶石夕射極電極8與多晶矽基極電極7之間電性絕緣。進 一步’用矽化物層（si 1 icide layer) 1 1覆蓋每個多晶石夕 基極和射極電極7、8以各自低阻抗接觸於金屬内連線丨4和 1 5。如圖所示，金屬内連線被容納於形成在絕緣層丨7中的 接觸孔裡。 1241025 五、發明說明（2) 層5和N+量埋摻入雜隼的1 2位於射極區6之下以及延伸在基極 隼極£ 之間。同樣，N+集極槽13係從N+埋入 票極£2延伸至N_集極區域3的表 八 物層11而與金屬集極内連線16相連接。n — 數載ΐΐίί技藝中所被熟知的，藉由從射極區域6將少 而達到雙載子電晶體的傳導性，從而 中，Ϊί:;域6到下方眺集極區域12。在此狀態 極電極8經由過量摻雜的集極區域12和埋入 集極Q域2至集極槽13的電子路徑。 ，載^晶體的表現效率係與射極特性具有高度相 射極二ί種各樣的技術被應用在此技藝中而致力於改進 曰辦* 所明的異質接合（hetero junction)雙載子電 日日體係以比下方的基極声更其的 極區，因此促進Ϊ ““band ΜΡ)形成射 石夕错彳h八V數載子射入基極層。藉由將磊晶增生層 矽鍺化合物和矽堆積在集極區域上形成示範異質接合元 件’然後摻雜上部矽層的區域以定義射極二 隙比石夕鍺化合物基極還寬，因此提高射入效率射二 所知悉，可以藉由在SlGe層中提供鍺的等級分 勻的能帶隙以進一步提高射入效率。 逐】不句 儘管這些和其它改進，其仍然存在對雙載子電晶體 而求以改進射極特性而因此獲得更高的性能效率。 在圖1傳統雙載子電晶體的製造期間，在形成基極電 極7以後形成射極電極8。因此，射極電極8顯得高"於基極 電極7，並且從金屬接觸層15 (或矽化物）至射極區域^之。 第8頁 13921pif.ptd 1241025 五、發明說明（3) " ' ---——-- IL存ΐ:個ΐ距離。這種傳統配置更具有在多晶矽射極電 八 &電子路徑之特m，其增加元件的射極阻抗 成分，因此降低效能。 τ阻抗 進一步，在傳統製造過程中’當用於内連線14、 及1 6之接觸窗開口被形成以通過絕緣層丨7 =暴露於電聚。亦即，為了更深的内連線14和16=5 =窗開口後’射極電極8被暴露的矽化物二 通過。這增加了在内連線15和射極 = =觸：抗。其結果是雙載子電晶體具有不均句並’且： 或者非穩疋的性能特性。 【發明内容】 第-觀點提供一種雙載子電晶體，包括具有 導型二 基體’水平延伸在集極區上之第二傳 區。雙載子電晶體亦包括配 ；域：：：： Γ 極電極之垂直剖面相等或大於射極電極的垂= 具有^::=:=:二7種雙載子電晶體，包括 第二傳導型基極層，二至$ ^=延伸於集極區上的 傳導型射極區。雙載子電晶體； = 基極層中的第- 面之第一傳導型射極電極 ==極區域上表 導型基極電極，配置在射 f基極層上表面之第二傳 置在射極電極和基極電極上之絕緣層， 13921pif.ptd 第9頁 1241025 五、發明說明（4) 垂直延伸通過絕緣層至基極電極之第-金屬接觸窗插塞， 宜贷直L伸通過絕緣層至射極電極之第二金屬接觸窗插 塞。第二金屬接觸窗插塞通過的絕緣層之垂直長度等於或 大於第一金屬接觸窗插塞通過的絕緣層之垂直長度。 依照本發明的再一觀點提供一種製造雙載子電晶體之 法包括在第二傳導型基極層的第一部份上形成第一傳 導型射極電極，其中基極層位於第一傳導型集極 :ί ί ί ΐ在基極層内的第一部份至少部份地形成第-傳 ' ° 以及在基極層第二部份上形成第二傳導型美 極電極，以在射極電極被形成之後形成基極電】Η基 方法依：：：：的又-觀點提供-種製造雙載子電晶體之 道荆私^括在苐一傳導型基極層的第一部份上形成第一傳 上。此Si二ί中基極層水平延伸在第-傳導型集極區 ::型：極電極，其中至少部份基極電 ；= 或大於射極電極的垂直剖面。 至1 J面相專 依照本發明的其他觀點提供一 方法，包括在至少部份地第二傳導型體之 區上。此方法更包括在第二傳導型基極，^集極 第二傳導型基極電極層，以及將射極電上方形成 平坦化（planarizing)以形成射極電 a 土圣電極層 個基極電極有 第10頁 13921pi f.ptd 1241025 五、發明說明（5) 共面（coplanar)表面〇 ▲為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能 易丨董，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作^田 說明如下。 β 【實施方式】 圖2疋a兒明根據本發明實施例的雙載子電晶體2 〇 〇。 這個例子中，將描述NPN電晶體埋入集極區（未顯示） 位於在被形成一個單晶結構之~集極區21〇之深度内。並 且，如圖所示，區域氧化法（L〇C〇s， 1〇cal MUM 淺溝槽隔離（sn，shan〇w trench ls〇lati〇n)絕緣層 被包括於N-集極區210的隔絕表面區。 單晶P+基極層2 30位於N-集極區21〇上，並且N+單晶射 極區240延伸到P+基極層230範圍内之給定深度。可供選擇 地，雖然沒顯示在圖2，P+基極層也許被形成在基極層23Q 下：在N-集極區210之深度。只作為例+，基極層23〇也許 是早層矽，或是矽鍺化合物和矽的堆積層。那是，雖缺沒 顯示細節，圖2的電晶體也許選擇性地為異質接合元件， 此異質接合元件係藉由磊晶增生層（epitaxiaUy gr〇wn layers)矽鍺化合物和Si的堆積以形成基極層23〇的，然後 4雜一 σ卩石夕層的區域以疋義射極2 4 〇。石夕射極的能帶隙 (bandgap)比矽鍺化合物基極的能帶隙還要寬，因此提高 射入效率。射入效率可以被進一步提高藉由在矽鍺化合物 層中提供鍺的等級分佈以達到一個不均勻的能帶隙。 基極電極291配置於基極層23〇的上表面並且與貫穿絕 13921pif.ptd 第11頁 1241025 五、發明說明（6) 緣（或電介）層330之金屬基極接觸窗插塞32〇相接觸。A極 電極291也許用矽化物層295覆蓋以增進與基極接觸^ 3 2 0的電性連接。 N+射極電極261與射極區24 0的上表面相接觸並且與貫 穿絕緣層3 3 0之金屬射極接觸窗插塞3 1 〇相接觸。並且，也 δ午用石夕化物層2 6 5覆蓋射極電極2 6 1以增進與射極接觸*插 塞3 1 0的電性連接。 由側壁間隙壁28 0和絕緣層241、251和271而使射極電 極2 6 1與基極電極2 9 1電性絕緣。 雖然沒顯示在圖2，集極配置也許與圖丨所示傳統元件 的配置一樣。那就是，過渡摻雜的Ν+區可能位於射極區 240之下，即位於圖式標號211處，其延伸在基極層23〇和 Ν+埋入集極區域之間。同樣地，一個側向安置的斜集極槽 (collector sink)也許從N+埋入集極區延伸至元件的表曰 面，用以與金屬集極接觸層連接。 藉由將少數載體從射極區240射入基極層23〇而達到圖 2雙載子電晶體的傳導性，從而使射極區域24〇電性連接至 下面的N+集極區域。 如圖2所不，至少基極電極29 }的部份上表面比射極電 極261的上表面更遠於~—集極區域。換句話說，至少部份 基極電極291之垂直剖面的長度等於或大於射極電極261的 垂直剖面。並且，通過射極金屬接觸層3〗〇之絕緣層3 3 〇的 垂直長度是更好地相等或大於通過基極金屬接觸層320之 、、、邑緣層330的垂直長度。也許藉由被描述於後的本發明實 1241025 五、發明說明（Ό 施例的製造方^而任意地達到這種配置。有利地，射極電 極261的剖面咼度被大量減少，因此縮短在射極電極261内 之電子路徑。元件的射極阻抗成分因而被減少，因此增進 效能。在根據接下來描述的方法所製造之圖2元件的案例 中，射極的特性將進一步改善。 製造圖2雙載子電晶體之方法將參照圖3 (Α)至3 (F )而 描述如下。 首先參照圖3 (A )，淺溝槽隔離或區域氧化絕緣區2 2 〇 被形成在N-集極區域210的表面。n —集極區域21〇也許以蠢 晶增生法形成在P -基體（沒被顯示）。並且，過渡摻雜N +集 極區可以被形成在圖式標號2丨i經由N_集極區2丨〇接觸於埋 入N +集極區（沒被顯示）。 仍然參見圖3 ( A )，藉由單晶矽或矽鍺化合物之磊晶增 生以形成基極層230。例如，在異質接合元件的情況下， 基極層230也許是由矽種層（Si seed Uyer)、矽鍺化合物 間隙壁（spacer)層、摻雜矽鍺化合物層以及矽覆蓋層（Si capping layer)的堆疊組成矽鍺化合物層。然後，第一和 第二絕緣層2 4 0和2 5 0連續地被配置在基極層2 3 〇上。 然後，依照圖3(B)所示，通過絕緣層2 5〇和24()形成射 極窗2 1 5以暴露基極層2 3 0的表面部份。此時，也許藉由離 子植入法（ion implantation)經過射極窗215形成早先被 ，及之過渡摻雜N+集極區。供選擇地，為避免離子植入法 損毀基極層23 0，可以在基極層23〇放置之前藉由使用光阻 遮罩圖樣形成過渡摻雜…集極區。無論如何，射極窗21 5

13921pif.ptd 第13頁 1241025 五、發明說明（8) 被形成。 被形洛 仍^參照圖3 ( B )，射極電極層2 6 0和絕緣層2 7 0 極極電極層26G填裝射極窗215以便與基 往瑨“ϋ暴路的表面區域接觸。 石夕、石夕錯化合物或其複合之多晶且/或蠢晶層 而形成射極電極層m。進一步，射極電極層2 6 0是臨場 炎」tu、方式或藉由離子植入（ion implantation)進行 雷i更好地有分級的杂隹質濃度分佈，/亦即在射極 ，極層2 6 0的上部比其下部更具有較高的濃度。例如，在 上部的雜質濃度也許是在丨x 1〇1Vcm3至丨χ 1〇2Vcm3的範圍 内’但疋在底部的雜質濃度也許是在1 χ 1 〇18/cm3至 2G/cm3的範圍内。 义其次，參見圖3(C)，也許從射極電極層26 0將雜質擴 散進入基極層230的上部以形成射極區24〇。擴散也許進行 在射極電極層2 60的磊晶增生期間，或在形成射極電極層 26 0之後=熱處理製程期間。供選擇地，在形成射極電極 層260之前，也許藉由離子植入法形成射極區24〇。在異質 接合元件的情況下，其基極層23〇是矽鍺化合物層，射極、 區240被形成在矽覆蓋層中，或是被形成在矽覆蓋層和基 極層2 3 0的摻雜矽鍺化合物層中。 然後’仍然參照圖3(C)，藉由蝕刻或化學機械研磨 (CMP，chemical-mechanical-polishing)圖形化射極電極 層2 60以及絕緣層2 5 0與2 70 (圖3(B))以定義射極電極 261，射極電極261具有一個被絕緣層271覆蓋之上表面。 m 第14頁 13921pif.ptd 1241025 五、發明說明（9) 由圖3(C)中圖式標號251定義絕緣層250 (圖3(B))在圖形化 後保留之部份。然後在射極電極2 6 1和絕緣層2 5 1與2 71的 側壁形成絕緣的側壁間隙壁28〇。進一步，在間隙壁28〇形 成的之前或之後，藉由p型雜質的離子植入，基極區（沒被 顯不）也許可選擇地被形成在N-集極區21〇中。 現在參照圖3(D)，絕緣層240 (圖3(C))被蝕刻以定義 絕緣層241在絕緣層251和側壁間隙壁280之下。然後，基 極電極層2 9 0被形成在結果結構上以便與基極層2 3 〇接觸。 也許以多晶矽形成基極電極層2 9 0。 接下來參照圖3 ( E )，藉由钱刻圖形化基極電極層2 g 〇 (圖3(D))以定義基極電極291。如圖所示，在這實施例 中基極電極291的部份延伸在射極電極261上，並且藉由 絕緣層2 7 1而與射極電極2 6 1相隔絕。 曰 接下來，如圖3(F)所示，蝕刻絕緣層271以暴露射極 =261的上表面部份。絕緣層⑺㈣刻也許被執行在同 =程以在基極電剛的全部或部份上=形 二二極 2二= 的部分。精確地說，形(成不在^ 極電極、基極電極以及集極電極。 ^個射 置在整體έ士槿卜廿a “ *丨 、、、邑、、彖層3 3 0然後被放 置隹豎體…構上，並且蝕刻出接觸 29 5和265。最後，如圖所示金 :/暴路石夕化物層 盔屬内連線310以及3 20被填入 13921pi f.ptd 第15頁 1241025 五、發明說明（10) 接觸窗開口。 如上所述’在基極電極2 9 1的形成之前先形成射極電 極2 6 1。這考慮到對射極電極2 6 1的剖面高度的減少，在射 極電極2 6 1内之電子路徑變短。進一步，因為射極電極2 6 1 疋埋入在比絕緣層3 3 0還深之處，在接觸窗開口的钱刻期 間減少射極電極26 1上面對電漿的暴露。因而，將石夕化物 層的任何損傷2 6 5減到最小。結果，在内連線3 1 〇介面之阻 抗被減少，並且雙載子電晶體的電流增益和速度被增加。 /主思現在疋針對圖4 ’其說明本發明的第二實施例。 本實施例與圖2不同之處在於提供一個（而不是二個）基極 接觸窗插塞。並且，為了解釋的完整性，集極接觸窗插塞 的形成亦被顯示並且被描述。 在這個例子，NPN電晶體被顯示，並且相應地，N+埋 入集極區402位於在被形成單晶結構的N_集極區4〇4内之深 度。並且’如圖所示，區域氧化或淺溝槽隔離絕緣層4 ^ 〇 包括N-集極區域404的隔絕表面區。 單晶P+基極層422位於在N-集極區404之上，並且N+單 晶射極區414延伸到在p+基極層422内的指定深度。可選擇 地’雖然沒顯示在圖4，P+基極區也許被形成在基極層422 下之深度。單單作為例子，基極層4 2 2也許是單層矽，或 石夕鍺化合物和矽之堆積層形成異質接合層。 基極電極436設置於基極層422的上面，並且與貫穿絕 緣（或介電）層440的金屬基極接觸窗插塞442b接觸。也許 用矽化物層438b覆蓋基極電極436以改進與基極接觸窗插

1241025 五、發明說明（11) 塞442b的電性連接。 N+射極電極430接觸射極區414的上面並且接觸貫穿絕 緣層440之金屬射極接觸窗插塞4423。並且，也許用矽化 物層438a覆蓋射極電極43〇以改進與射極接觸窗插塞 的電性連接。 藉由側壁間隙壁434和絕緣層4 24、425和432而使射極 電極4 3 0與基極電極4 3 6之間電性絕緣。 過渡摻雜N+區41 2位於在射極區域414之下方並且延伸 在土極層4 2 2和N +埋入集極區域4 〇 2之間。同樣，n +集極槽 40 5延伸在N+埋入集極區域4〇2至元件的表面之間以經由矽 化物層438c連接至金屬集極接觸窗插塞442c。 最後，圖式標號4 2 0表示一個或更多絕緣層，並且/戋 ^晶矽層，“地，其可能供選擇地包括在雙載子電晶 如同第一個實施例，以至少部份基極電極436之垂直 剖面相等或大於射極電極43〇的垂直剖面而描繪圖4之元 ^。並且:通過絕緣層440的射極金屬接觸窗插塞442a的 二直長度最好相等或大於通過絕緣層44〇之基極金屬接觸 =2 f 44 2b的垂直長度。這種配置也許由稍後描述的本發 二她列j製造方法而可選擇地達到。射極電極4 3 〇的剖 面而度j量被減少，因此縮短在射極電極43〇内之電子路 ^如引述、、Ό果，元件的射極阻抗成分被減少，因此改進 了 =能。在根據接下來描述的方法所製造之圖4元件的案 例中，射極的特性將進一步改善。 第17頁 1241025

體之方法現在將參照圖5 (A )至 製造圖4雙載子電晶 5(F)而描述如下。 、百先參照圖5(A)，埋入的N+集極區402和N-集極區404 被形成在p型半，體基體4〇1中。然後在^集極區4〇4的表 面形成淺溝槽隔離或區域氧化絕緣區4丨〇，並且形成N +集 極槽405以通過N-集極區4〇4而與N+集極區4〇2接觸。八 請參照圖5(B)，一個或更多絕緣層並且/或者多晶矽 層420可選擇地被圖形化在N-集極區4〇4之上。該層42〇的 絕緣物質例子包括氮化矽、氮氧化矽與二氧化矽。然後， 基極層422由單晶矽或矽鍺化合物磊晶增生形成。例如， 在異質接合元件的情況下，基極層42 2也許是由矽種層、 矽鍺化合物間隙壁層、摻雜矽鍺化合物層以及矽覆蓋層的 堆疊組成矽鍺化合物層。然後，第一和第二絕緣層424和 425連續地被形成在基極層422之上。 接下來，如圖5 ( C)所示，形成通過絕緣層4 2 5和4 2 4之 射極窗4 1 5以暴露基極層4 2 2的表面部份。此時，可能藉由 離子植入通過射極窗415以形成過渡摻雜“集極區域412。 供選擇地，避免離子植入對基極層422的損傷，可能在基 極層422的沈積之前藉由使用光阻遮罩樣式形成過渡摻雜 N+集極區412。無論如何，射極窗415被形成。 然後，仍然參照圖5(c),形成射極電極層43〇和絕緣 層432。如圖所示，射極電極層43〇填入射極窗415以便接 觸基極層422被暴露的表面區域。 也許以矽、矽鍺化合物或其複合之多晶並且/或者磊 1241025 五、發明說明（13) '" 晶^而形成射極電極層43 0。進一步，射極電極層43〇是以 臨場（in situ)方式或藉由離子植入（i〇n implantati〇n) 進行N+摻雜，並且更好地有有分級的雜質濃度分佈，亦即 在射極電極層4 3 0的上部比其下部更具有較高的濃度。例 如’在上部的雜質濃度也許是在IxlQig/cm3至lxl〇22/cm3的 範圍’但是在底部的雜質濃度也許是在1χ1 〇1S/cm3至1χ1 〇 2()/cin3的範圍。 所其次，仍然參照圖5 (C )，也許從射極電極層4 3 〇將雜 質擴散進入基極層4 2 2的上部部份以形成射極區4丨4。擴散 也許進行在射極電極層430的磊晶增生期間，或在形成射 極電極層數4 3 0之後的熱處理過程期間。供選擇地，在形 成射極電極層430之前也許由離子植入法形成射極區414。 在異質接合元件的情況下，其基極層422是矽鍺化合物 層’射極區4 1 4被形成在矽覆蓋層中，或是被形成在矽覆 蓋層和基極層4 2 2的摻雜矽鍺化合物層中。 其次，參見圖5 (D )，藉由蝕刻或化學機械研磨圖形化 射極電極層430和絕緣層432與425以定義射極電極43〇，射 極電極430具有一個由絕緣層432的剩餘部份覆蓋之上表 面。然後在射極電極4 3 0和絕緣層4 3 2、4 2 5的側壁形成絕 緣的側壁間隙壁4 3 4。然後蝕刻絕緣層4 2 4，豆剩餘部份β 在絕緣層425和側壁間隙壁434之下。並且，或 隙壁434的前後，由p型雜質的離子植入，基極區（沒被顯 示）也許可選擇地被形成在N —集極區。 然後，參見圖5 ( E )，在圖5 ( D )之結構上形成基極電極

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-11 I 五、發明說明（14) 層436以便與基極層422接觸。基極電極層436也許以多曰 矽形成之。 09 —接下來參照圖5 (F )，藉由蝕刻將基極電極層圖形化以 疋義基極電極436，並且暴露射極電極43〇與N+集極槽 405。如圖所示，在這實施例中，部份基極電極43 6 ^伸在 射極電極430之上並且以在蝕刻後殘餘之絕緣層432隔 極電極430。 然後，仍然參照圖5(F)，執行矽化物製程以分別在射 極電極430、基極電極436和集極槽4〇5上形成矽化物層 4 38a、438b和438c。然後放置絕緣層44〇在整個結構上， 並且蝕刻接觸窗開口以暴露矽化物層438a、438b和438c。 f後，如圖所示將金屬内連線442a、442b與442c填入接觸 窗開口。 、像先前實施例一般，描繪圖5(A)至5(F)之方法使在形 成基極電極436之前先形成射極電極43〇。這考慮到減少射 :電極430的剖面咼度’使在射極電極η。内之電子路徑變 2 進一步，因為射極電極43 〇是埋入深度大於絕緣層 。，在接觸窗開口的蝕刻期間，使在射極電極43〇的上表 m1 ί電漿的暴露。因而，使得矽化物層438a的任何損 秘^ ^批小。結果’内連線442a介面的阻抗被減少，並且 曰Π雙載子電晶體的電流增益和速度。 —f心現在將針對圖6，其說明本發明的其它實施例。 貫施例不同於早先的實施例在於基極和射極電極在同一 平面。 13921pif.ptd 第20頁 i 1241025 五、發明說明（15) 在圖6中，使用相同的圖式標號表示與圖2 一樣被顯示 和被描述連接之相同組成。相應地，避免多餘，在此不會 重覆那些組成的詳細描述。但是，依照以上所述，以射極 電極2 6 1和基極電極2 9 1的頂面係為同平面來描繪圖6的實 施例。這種配置導致和早先實施例一樣好處。以就是說， f極電極261的電子路徑是相對地短的，因此減少射極阻 抗。進一步的改善將參照圖6元件的案例，其係根據稍後 所描述之製造方法所製作。 現在將參照圖7 (A )和7 (B )描述製造圖6雙載子電晶體 之方法。 首先’獲得如早先所述圖3(D)的結構。但是，圖3(D) 之絕緣層2 71可以被省去。然後，參照圖7 (A )，平坦化此 結構，例如藉由化學機械研磨（CMp )的過程。繼續平坦化 過程’直到藉由側壁間隙壁2 8 〇將基極電極層2 9 1與射極電 極2 6 1之間電性阻絕。結果，基極電極層2 9 1以及射極電極 261的表面同平面。 然後，參見圖7 (B )，圖形化基極電極層2 9 1，並且執 行石夕化物製程以分別在基極電極2 9 1和射極電極2 6 1上形成 石夕化物層2 9 5和2 6 5。然後放置絕緣層3 3 0在整體結構上， 並且蝕刻接觸窗開口以暴露矽化物層2 9 5和2 6 5。最後，如 圖所示將金屬内連線3 2 0與3 1 0填入接觸窗開口。 像早先實施例一般，藉由減少射極電極2 6 1的剖面高 度，以及藉由在接觸窗開口的蝕刻期間減少射極電極2 6 1 暴露於電漿中的損壞而描繪圖7 (A )至7 (B)之方法。這實施

第21頁 !392lpif.ptd 1241025 五、發明說明（16) 例的其它好處是製程簡單（例如可以省略絕緣層2 7丨），以 ^在吼鄰電極之間減少因於較少絕緣介質所引起的寄生電 容。進一步，由於CMP製程，它不需要在基極電極層之前 放置射極電極層。例如，基極電極層可以與形成在其中之 射極窗，並且與形成在射極窗之絕緣的側壁間隙壁二起先 被放置。然後可以在射極窗中以及基極電極層上形成射極 電極層。然後可以對整體結構使用化學機械研磨製程，首 =基，電極層與射極電極層之間藉由側壁間隙壁而 匕j它改變係同時放置或生長射極和基極電極材料。： 二之i ί:料在電極材料被形成前後將會放置用以隔絕電 -定=發二 揭；如上，然其並非用以 範圍當視後附之申請專利範圍；斤^者=本發明之保護 13921pif.ptd 第22頁 1241025

【圖式簡單說明】 圖1是傳統雙載子電晶體的橫截面視圖 橫截=據本發明實施例的-種雙載子電晶體的電路 的一描述圖2之雙載子電晶體製造方法 路橫康本發明其它實施例的一種雙載子電晶體電 電晶體製造方法 圖5(A)至5(F)是為描述圖4之雙載子 的一種電路橫截面視圖。 圖6疋根據本發明實施例所繪示的一種雙載子曰 的電路橫截面視圖。 ε ^ 圖7(A)與7(B)是為描述圖6之雙載子電晶體製造方法 的一種電路橫截面視圖。 【圖式標記說明】 1 : Ρ-基體 2 : Ν +埋入集極區 3、 210 :Ν-集極區 4、 22 0、410 :區域氧化法（L〇c〇s， i〇cal oxidation)或淺溝槽隔離（sti，shallow trench i s ο 1 a t i ο η )絕緣層 5 · Ρ +基極層 6 : Ν +射極區域 7 · P +多晶石夕基極電極

1241025 圖式簡單說明 8 ·Ν+多晶砍射極電極 9 :側壁間隙壁（s i d e w a 1 1 s p a c e r) 10 、17 • 絕 緣 層（insulating layer) 11 :矽 化 物 層 (silicide layer) 12 ：過 量 摻 雜 的N+區 13 ：N + 集 極 槽 14 、15 16 • 金屬内連線 2 0 0 :雙載子電晶體 210、404 : N-集極區 2 1 1 :射極區2 4 0之下 230、422 :單晶P +基極層 2 4 0 . N +單晶射極區/第一絕緣層 241、251、270、271、42 0、4 24、425、4 3 2 ··絕緣層 2 5 0 :第二絕緣層 2 6 0 :射極電極層 2 6 1、4 3 0 ·•射極電極 265、295、438a〜438c :石夕化物層 28 0、434 :側壁間隙壁 2 9 0 :基極電極層 291、436 ·基極電極 31 0、422a ··金屬射極接觸窗插塞 320、411b :金屬基極接觸窗插塞 3 3 0、4 4 0 :絕緣（或電介）層 402 :N +埋入集極區

13921pif.ptd 第24頁 1241025 圖式簡單說明 40 5 : N+集極槽 412 :過渡摻雜N+區 414 : N+單晶射極區 441c :金屬集極接觸窗插塞 11·· 13921pif.ptd 第25頁

Claims (1)

1241025 、申請專利範圍 一種雙載子電晶體，包括： 一基體，具有一第一傳導型之一集極 第二；ΪΞ層’水平延伸在該集極區·"，該基極層係為- 極區係份地包容於該基極層中，其中該射 =”電極’配置於該射極區之一上表面；以及 土亟電極，配置於該基極層之一上表面； 射極ϊ ^部份該基極電極之垂直剖面是相等或大於該 耵極電極之垂直剖面。 括一 %如申請專利範圍第1項所述之雙載子電晶體，更包 一 化物層’該石夕化物層在該基極電極以及該射極電極 一者至少一個之頂面。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之雙载子電晶體，其中 于極電極包括一多晶石夕層（p〇lysilic〇n hyer)。 —4·如申請專利範圍第1項所述之雙載子電晶體，其中 該射極電極包括一磊晶層（epitaxial layer)。 丨^•如申請專利範圍第1項所述之雙載子電晶體，其中 至 > 部份該基極電極之該垂直剖面係大於該射極電極之該 垂直剖面。 ^ 6·如申請專利範圍第5項所述之雙載子電晶體，其中 4基極電極在一垂直方向上部份重疊該射極電極之一上表 面〇 7·如申請專利範圍第6項所述之雙載子電晶體，更包

第26頁 1241025 ----------------- 六、申請專利範圍 ' 括至少一絕緣層，該絕緣層水平插於該基極電極以及該射 極電極的上表面之間。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之雙載子電晶體，其中 該基極層係一異質接合基極層㈧以”㈧⑽以^^^^“ layer)。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之雙載子電晶體，其中 該基極層包括矽層以及矽鍺化合物層。 1 0 ·如申請專利範圍第1項所述之雙載子電晶體，其中 該基極電極在一垂直方向不重疊該射極電極之上表面。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之雙載子電晶體，其 中該基極電極之一上表面以及該射極電極之一上表面係共 面的（coplanar) ° 1 2·如申請專利範圍第1 1項所述之雙載子電晶體，其 中該基極電極以及該射極電極之上表面是化學機械研磨 (CMP，chemicaliechanical-polishing)的表面。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所述之雙載子電晶體，其 中該基極層係一異質接合基極層（hetero junction base layer) ° 1 4·如申請專利範圍第1 3項所述之雙載子電晶體，其 中該基極層包括矽層以及矽鍺化合物層。 1 5 · —種雙載子電晶體，包括·· 一基體，具有一第一傳導型之一集極區； 一基極層，水平地延伸在該集極區上，該基極層係一 第二傳導型；

13921pif.ptd 第27頁 !24l〇25 、申請專利範圍 係型至少部份地包含於該基極層中，該射極區 係該；：51Ξ:s己置於該射極區之上表面’該射極電極 基極電極，配置於該基極層之上表面，該基 係該第二傳導型； 、邑緣層’位於該射極電極和該基極電極之上； 发丄一第一金屬接觸窗插塞，垂直延伸通過該 基極電極之上表面；以及 一第二金屬接觸窗插塞，垂直 射極電極之上表面； 極電極 絕緣層至該 延伸通過該絕緣層至該 其中該第二金屬接觸窗插塞通過之該絕緣 及寺於或夬於分工且κ 直長产。 該第一金屬接觸窗插塞通過之該絕緣層之垂 包括： • · σ甲清專利範圍第1 5項所述之雙載子電晶體，更 電極ί 11第一矽化物層，該第一矽化物層被插於該基 一上表面與該第一金屬接觸窗插塞之間；以及

之μ主Ϊ Ϊ矽化物層，該第二矽化物層被插於該射極電 一該第二金屬接觸窗插塞之間。 中# U 申凊專利範圍第15項所述之雙載子電晶體，ί 以8電極包括一多晶矽層（polys ilic〇n layer)。 中β ϋ如申凊專利範圍第15項所述之雙載子電晶體，ί 亥射極電極包括一磊晶層（epitaxial layer)。

1241025 六 、申請專利範圍 1 9 ·如申請專利範圍第1 5項所述之雙載子電晶體，其 中該基極層係一異質接合基極層（hetero junction base layer) ° 2 〇 ·如申請專利範圍第丨9項所述之雙載子電晶體，其 中該基極層包括石夕層以及石夕錯化合物層。

2 1 ·如申請專利範圍第丨5項所述之雙載子電晶體，其 中該第一金屬接觸窗插塞通過之該絕緣層之垂直長度大於 該第二金屬接觸窗插塞通過之該絕緣層之垂直長度。 22· —種製造雙載子電晶體之方法，包括：

在 第一傳導型之一基極層的第一個部份上形成一第 一傳導型之一射極電極，其中該基極層係位於該第一傳導 型之一集極區； 在該基極層内之第一部份至少部份地形成該第一傳導 型之一射極區；以及 在該基極層之一第二部份上形成第二傳導型之一基極 電極； 其中係在該射極電極被形成之後才形成該基極電極 23_如申請專利範圍第22項所述製造雙載子電晶體之 方法，其中在該射極電極被形成之前先形成該射極區。

24.如申租專利範圍第22項所述製造雙載子電晶體之 方法，其中在該射極電極被形成以後再形成該射極區。 α25·Λ申請專利範圍第24項所述製造雙載子電晶體之 Ϊ二：I猎由從該射極電極將雜質擴散進入該基極層 形成该射極區。 曰

13921pif.ptd 第29頁 1241025 六、申請專利範圍 26.如申請專利範圍第22項所述製造雙載子電晶體之 方法’其中该射極電極的形成包括多晶石夕之沈積。 2 7 ·如申請專利範圍第2 2項所述製造雙載子電晶體之 方法，其中該射極電極的形成包括從基極層蟲晶增生_ (epitaxial growth) 〇 28·如申請專利範圍第22項所述製造雙載子電晶體之 方法，其中該射極電極的形成包括： 在該基極層上形成一絕緣層（insuiating ΐΜπ); 在該絕緣層中形成一窗口以暴露該基極層之第一 份； 在該絕緣層以及在該窗口内之該基極層的第一部份上 形成第一傳導型之一導電層；以及 刀 餘刻該導電層以定義該射極電極。 29·如申請專利範圍第22項所述製造雙載子電晶體之 方法，其中該基極電極的形成包括： 在該基極層之第二部份和該射極電極上形成第二傳導 型之一導電層，該導電層與射極電極之 …基極電極之至少一部份，其設置在=極= 上0 30·如申請專利範圍第29項所述製造雙載子電晶體之 :Ϊΐ包括在該射極電極之被蝕刻部份内形成-射極接 =®插塞，該射極接觸窗插塞與該基極電極之間電性絕 31·如申請專利範圍第22項所述製造雙載子電晶體之

13921pif.ptd 第30頁 1241025 六、申請專利範圍 方法，其中该射極電極的形成包括： 在該基極層上放置一第一絕緣層； 在該第一絕緣層中形成一窗口以暴露該基極層之該第 一部份； 在該第一絕緣層以及該基極層在該窗口内之第一部份 形成該第一傳導型之一導電層； 在該導電層上形成一第二絕緣層；以及 餘刻該導電層以及該第二絕緣層以定義該射極電極， 其中以该第二絕緣層覆蓋該射極電極之上表面。 3 2 ·如申请專利範圍第3 1項所述製造雙載子電晶體之 方法，更包括在該射極電極的側壁形成絕緣的側壁間隙壁 (insulating Sidewau spacers)。 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項所述製造雙載子電晶體之 方法，其中該基極電極的形成包括： 、 在該基極層和該射極電極之第二部份上形成該第二傳 導型，一第二導電層，藉由該側壁間隙壁以及該第二絕緣 層使遠導電層與該射極電極之間電性絕緣；以及 在該第二導電層中蝕刻一第二窗口 ，以暴露 緣層之上表面，其中該第二窗口被排列在該射極電】：、、，邑 體之 絕緣 34·如申請專利範圍第33項所述製造雙載子雷曰 方法，更包括： aa 在該第二導電層以及在該第二窗口内形成一第三 層 ； 一 13921pif.ptd 第31頁 Ϊ241025 六、申請專利範圍 在第二以及第三絕緣層内蝕刻一第三窗口，以暴露該 射極電極之上表面；以及 在該第三窗口内形成一射極接觸窗插塞。 /5·如申請專利範圍第34項所述製造雙載子電晶體之 ^ 其中該第一窗口的寬度大於該第二窗口的寬度，這 ’部份該基極電極部份重疊在該射極電極之上表面。 3 6 ·如申請專利範圍第2 2項所述製造雙載子電晶體之 万法’更包括： 在該基極電極上形成一第一矽化物層；以及 在該射極電極上形成一第二矽化物層。 37·如申請專利範圍第36項所述製造雙載子電晶 乃〉无，更包括： 形成延伸經過一絕緣層並且盥 之—第—金屬接觸窗插塞；以及…^ _化物層相接觸 之-：成過該絕緣層並且與該第…物層相接觸 ^ 第一金屬接觸窗插塞。 《相接觸 Ύ請專利範圍第37項所 其中該第二金屬接觸窗插塞通過之 1二：之 垂直長度。 __自插塞通過之該絕緣層之 39. 一種形成雙載子電晶體之方法 在一第二傳導型之一 匕括· 形成一第一傳導型 。層：：-部份内至少部份地 傳導型之該集極區上丨 Q，其中該基極層位在該第一 13921pif.ptd 第32頁 1241025

一部份上形成第一傳導 在第二傳導型之該基極層之第 型之一射極電極層； 二傳導型之一基極電 在該基極層之第二部份上形成第 極層；以及 將該射極電極層以及該基極電極層平坦化，以形且 有共面（coplanar)表面之一射極電極以及一基極電=。、具 40·如申請專利範圍第39項所述形成雙載&子電晶體。 方法，其中該平坦化之步驟包括將該射極電極層以㈤及該 極電極層數進行化學機械研磨（CMp，chemical mechanical polishing)。 41·如申請專利範圍第39項所述形成雙載子電晶體之 方法，其中在該基極電極層的形成之前先形成該射極電極 42·如申請專利範圍第39項所述形成雙載子電晶體之 方法，其中在該基極電極層的形成以後才形成該射極電極 層。 43·如申請專利範圍第39項所述形成雙載子電晶體之 方法，其中該射極電極層與該基極電極層同時被形成。 44·如申請專利範圍第39項所述形成雙載子電晶體之 方法，更包括： 在該基極電極上形成一第一矽化物層；以及 在該射極電極上形成一第二石夕化物層。 45·如申請專利範圍第39項所述形成雙載子電晶體之 方法，更包括：

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第33頁 1241025 六、申請專利範圍 形成延伸通過一絕緣層以及接觸該第一矽化物層之 第一金屬接觸窗插塞；以及 形成延伸通過一絕緣層以及接觸該第二矽化物層之 第二金屬接觸窗插塞。

13921pif.ptd 第34頁