(57)【要約】      （修正有）【課題】浅い外方拡散されたｐ＋エミッタ領域を備えたＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する。【解決手段】ｐｎｐＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタＨＢＴ３００が、単結晶ゲルマニウム領域３１６及び上にある単結晶シリコン領域３１８を含むようにエミッタをエピタキシャル成長させることにより、トランジスタのｐ＋エミッタ３１０内のｐ型ドーパント原子がトランジスタのベース１５０の低くドープされた領域に外方拡散する速度を低減する。【選択図】図３
2018098516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイポーラ構造であって、
第１の導電型を有する基板構造、
前記基板構造に接する第１のエピタキシャル構造であって、単結晶シリコンを含む、前記第１のエピタキシャル構造、
前記第１のエピタキシャル構造に接する第２のエピタキシャル構造であって、前記第２のエピタキシャル構造が第１の単結晶ゲルマニウム領域を含み、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域が第２の導電型を有する、前記第２のエピタキシャル構造、
前記第２のエピタキシャル構造に接する非導電性の構造であって、前記第２のエピタキシャル構造を露出させるエミッタ開口を有する、前記非導電性構造、及び
前記非導電性の構造に接し、且つ、前記第２のエピタキシャル構造に接するように前記エミッタ開口を介して延びる、第３のエピタキシャル構造であって、前記第３のエピタキシャル構造が第２の単結晶ゲルマニウム領域を含み、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域が前記第１の導電型を有する、前記第３のエピタキシャル構造、
を含む、バイポーラ構造。
【請求項２】
請求項１に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域に接し、且つ、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第１の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項３】
請求項２に記載のバイポーラ構造であって、
前記第１の単結晶シリコン領域が前記第１の導電型を有する、バイポーラ構造。
【請求項４】
請求項３に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２のエピタキシャル構造が、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域に接し、且つ、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第２の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項５】
請求項４に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が前記第２の単結晶シリコン領域に接する、バイポーラ構造。
【請求項６】
請求項５に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２の単結晶シリコン領域が前記第１の導電型を含む、バイポーラ構造。
【請求項７】
請求項１に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造の単結晶領域が、前記第２のエピタキシャル構造の単結晶領域に接する、バイポーラ構造。
【請求項８】
請求項１に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２のエピタキシャル構造が、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域に接し、且つ、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第１の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項９】
請求項８に記載のバイポーラ構造であって、
前記第１の単結晶シリコン領域が前記第１の導電型を含む、バイポーラ構造。
【請求項１０】
請求項９に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が前記第１の単結晶シリコン領域に接する、バイポーラ構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域に接し、且つ、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第２の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２の単結晶シリコン領域が前記第１の導電型を有する、バイポーラ構造。
【請求項１３】
バイポーラ構造を形成する方法であって、
下側単結晶領域に接するように上側単結晶領域を形成すること、
を含み、
前記上側単結晶領域が第１の導電型の上側単結晶ゲルマニウム領域を含み、
前記下側単結晶領域が第２の導電型の下側単結晶ゲルマニウム領域を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記上側単結晶領域に接するように、且つ、前記上側単結晶領域の上にあるように第１の単結晶シリコン領域を形成することを更に含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
第１の単結晶シリコン領域が前記第１の導電型を有する、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記下側単結晶領域が、前記下側単結晶ゲルマニウム領域に接し、且つ、前記下側単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第２の単結晶シリコン領域を更に含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記上側単結晶領域を形成することが、
ゲルマニウム層をエピタキシャル成長させること、及び
前記上側単結晶ゲルマニウム領域を含む構造を形成するように前記ゲルマニウム層を選択的に取り除くこと、
を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記第１の単結晶シリコン領域を形成することが、
前記構造上にシリコン層をエピタキシャル成長させること、及び
前記第１の単結晶シリコン領域を含む構造を形成するように前記シリコン層を選択的に取り除くこと、
を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第１の導電型を有するように前記第１の単結晶シリコン領域をドープすることを更に含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記第１の単結晶シリコン領域から前記第２の単結晶シリコン領域へドーパントを外方拡散させるようにアニールすることを更に含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、浅い外方拡散されたｐ＋エミッタ領域を備えたＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）に関連する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラトランジスタは、エミッタ、エミッタに接続されたベース、及びベースに接続されたコレクタを有する周知の構造である。エミッタは第１の導電型を有し、ベースは第２の導電型を有し、コレクタは第１の導電型を有する。例えば、ｎｐｎバイポーラトランジスタが、ｎ型エミッタ、ｐ型ベース、及びｎ型コレクタを有し、ｐｎｐバイポーラトランジスタが、ｐ型エミッタ、ｎ型ベース、及びｐ型コレクタを有する。
【０００３】
エミッタ及びベースが、それぞれ、シリコン及びゲルマニウム等、異なる半導体材料から形成されるとき、その界面はヘテロ接合として知られる。ヘテロ接合は、ベースからエミッタに注入され得るホールの数を制限する。注入されるホールの数を制限することは、ベースのドーパント濃度を上昇させ得、それがトランジスタのベース抵抗を低下させ、最大周波数を上昇させる。
【０００４】
図１は、従来技術のＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００の例を示す断面図を示す。図１に示すように、バイポーラ構造１００は、シリコン・オン・オキサイド（ＳＯＩ）ウエハ１１０を含み、シリコン・オン・オキサイドウエハ１１０は、シリコンハンドルウエハ１１２、シリコンハンドルウエハ１１２に接する埋込隔離層１１４、及び埋込隔離層１１４に接する単結晶シリコン基板１１６を有する。シリコン基板１１６は、重ドープｐ導電型（ｐ＋）埋込領域１２０、及び重ドープｎ導電型（ｎ＋）埋込領域１２２を有する。
【０００５】
図１に更に示されるように、バイポーラ構造１００は、シリコン基板１１６の頂部表面に接する単結晶シリコンエピタキシャル構造１３０を含む。エピタキシャル構造１３０は、外方拡散の領域を除いて、極めて低いドーパント濃度を有する。例えば、多数のｐ型原子がｐ＋埋込層１２０からエピタキシャル構造１３０へ外方拡散し、多数のｎ型原子がｎ＋埋込層１２２からエピタキシャル構造１３０へ外方拡散する。この例において、エピタキシャル構造１３０は、外側拡散の領域を除いて、極めて軽くドープされたｎ導電型（ｎ−−−）領域である。
【０００６】
また、バイポーラ構造１００は、エピタキシャル構造１３０に接する多数の浅いトレンチ隔離構造１３２、及びエピタキシャル構造１３０並びにシリコン基板１１６に接し、それらを介して延びて埋込隔離層１１４に接するディープトレンチ隔離構造１３４を含む。埋込隔離層１１４及びディープトレンチ隔離構造１３４は、電気的に隔離された単結晶シリコン領域１３６、及び横方向に隣接する電気的に隔離された単結晶シリコン領域１３８を形成する。
【０００７】
また、バイポーラ構造１００は、シリコンエピタキシャル構造１３０の頂部表面から下方にエピタキシャル構造１３０を介して延びてｐ＋埋込領域１２０に接する軽ドープｐ導電型（ｐ−）領域１４０、及びシリコンエピタキシャル構造１３０の頂部表面から下方にエピタキシャル構造１３０を介して延びてｎ＋埋込領域１２２に接する軽ドープｎ導電型（ｎ−）領域１４２を含む。
【０００８】
また、バイポーラ構造１００は、シリコンエピタキシャル構造１３０の頂部表面から下方にエピタキシャル構造１３０を介してｐ＋埋込領域１２０まで延びるｐ導電型シンカ領域１４４、及びシリコンエピタキシャル構造１３０の頂部表面から下方にエピタキシャル構造１３０を介してｎ＋埋込領域１２２まで延びるｎ導電型シンカ領域１４６を含む。
【０００９】
シンカ領域１４４は、重ドープｐ導電型（ｐ＋）表面領域、及び中ドープｐ導電型（ｐ）下部領域を含み、シンカ領域１４６は、重ドープｎ導電型（ｎ＋）表面領域、及び中ドープｎ導電型（ｎ）下部領域を含む。
【００１０】
また、バイポーラ構造１００は、シリコンエピタキシャル構造１３０、浅いトレンチ隔離構造１３２、及びｐ−領域１４０に接し、それらの上にあるＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０を含む。ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０は、頂部層１５１、及び頂部層１５１に接しその下にある下部層１５２を含む、多数の層を有する。
【００１１】
頂部層１５１は、単結晶シリコン領域及び多結晶シリコン領域を含む。頂部層１５１は更に、外方拡散されたエミッタ領域１５３、及び外方拡散されたエミッタ領域１５３に接する外側領域１５４を有する。単結晶シリコン領域にある、外方拡散されたエミッタ領域１５３は、重いドーパント濃度及びｐ導電型（ｐ＋）を有する。
【００１２】
外方拡散されたエミッタ領域１５３を水平に囲む外側領域１５４は、非常に低いドーパント濃度、この例ではｎ導電型（ｎ−−−）、を有する。下部層１５２は、頂部層１５１の単結晶シリコン領域に接する単結晶ゲルマニウム領域、及び頂部層１５１の多結晶シリコン領域に接する多結晶ゲルマニウム領域を含む。下部層１５２は更に、重いドーパント濃度及びｎ導電型（ｎ＋）を有する。そのため、単結晶ゲルマニウム領域はｎ＋ドーパント濃度を有する。
【００１３】
バイポーラ構造は更に、シリコンエピタキシャル構造１３０、浅いトレンチ隔離構造１３２、及びｎ−領域１４２に接し、それらの上にあるＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５を含む。ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５は、頂部層１５６、及び頂部層１５６に接しその下にある下部層１５７を含む、多数の層を有する。
【００１４】
頂部層１５６は、単結晶シリコン領域及び多結晶シリコン領域を含む。また、頂部層１５６は、外方拡散されたエミッタ領域１５８、及び外方拡散されたエミッタ領域１５８に接する外側領域１５９を有する。頂部層１５６の単結晶シリコン領域にある、外方拡散されたエミッタ領域１５８は、重いドーパント濃度及びｎ導電型（ｎ＋）を有する。
【００１５】
外方拡散されたエミッタ領域１５８を水平に囲む外側領域１５９は、非常に低いドーパント濃度、この例ではｎ導電型（ｎ−−−）、を有する。下部層１５７は、頂部層１５６の単結晶シリコン領域に接する単結晶ゲルマニウム領域、及び頂部層１５６の多結晶シリコン領域に接する多結晶ゲルマニウム領域を含む。下部層１５７も、重いドーパント濃度及びｐ導電型（ｐ＋）を有する。
【００１６】
バイポーラ構造１００は更に、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０に接する隔離構造１６０、及びＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５に接する隔離構造１６２を含む。隔離構造１６０及び１６２は非導電性である。隔離構造１６０は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１の単結晶シリコン領域を露出させるエミッタ開口１６４、及びＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１の多結晶シリコン領域を露出させるコンタクト開口１６６を有する。同様に、隔離構造１６２は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５の頂部層１５６の単結晶シリコン領域を露出させるエミッタ開口１７０、及びＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５の頂部層１５６の多結晶シリコン領域を露出させるコンタクト開口１７２を有する。
【００１７】
バイポーラ構造１００は更に、隔離構造１６０に接し、エミッタ開口１６４を介して延びてＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０のｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３に接する、重ドープｐ導電型（ｐ＋）ポリシリコン構造１８０を含む。また、バイポーラ構造１００は、隔離構造１６２に接し、エミッタ開口１７０を介して延びてＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５のｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８に接する、重ドープｎ導電型（ｎ＋）ポリシリコン構造１８２を含む。
【００１８】
ｐ＋ポリシリコン構造１８０及びｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３はエミッタを形成し、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の残りの部分はｎ型ベースを形成し、ｐ＋埋込領域１２０、ｐ−領域１４０、及びｐ型シンカ領域１４４の組み合わせは、ｐｎｐ  ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）１９０のコレクタを形成する。
【００１９】
また、ｎ＋ポリシリコン構造１８２及びｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８はエミッタを形成し、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５の残りの部分はｐ型ベースを形成し、ｎ＋埋込領域１２２、ｎ−領域１４２、及びｎ型シンカ領域１４６の組み合わせは、ｎｐｎ  ＳｉＧｅ  ＨＢＴ１９２のコレクタを形成する。
【００２０】
ＨＢＴ１９０及びＨＢＴ１９２の製造におけるアニールの間、ｐ＋ポリシリコン構造１８０のｐ型原子は、ｐ＋エミッタ領域１５３を形成するようにＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１に外方拡散し、ｎ＋ポリシリコン構造１８２のｎ型原子は、ｎ＋エミッタ領域１５８を形成するようにＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５の頂部層１５６に外方拡散する。
【００２１】
ＨＢＴ１９０及びＨＢＴ１９２の欠点の一つは、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３は、リンなどのｎ型原子の一層低い拡散速度に比べると、ボロンなどのｐ型原子の一層速い拡散速度に起因してｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８より著しく大きく深いということである。
【００２２】
ｐｎｐ及びｎｐｎパラメータができるだけ近接してマッチングされるべき用途では、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８の深さに比べると著しく深いｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３の深さが問題となる。深さの変動を低減することに対する１つのアプローチは、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１の単結晶シリコン領域の、エミッタ開口１６４により露出される部分上に薄い酸化物層を形成することである。
【００２３】
図２は、従来技術のＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００の一例を図示する断面図を示す。ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００は、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００に類似し、その結果、両方の構造に共通の要素を示すために同じ参照符号を用いる。
【００２４】
図２に示すように、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００は、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００が、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３の代わりにｐ＋外方拡散されたエミッタ領域２１０を用いるという点で、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００とは異なる。ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域２１０は、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域２１０がｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３より小さく浅いことを除き、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３に類似する。
【００２５】
ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００は更に、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００が、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０のｐ＋外方拡散されたエミッタ領域２１０とｐ＋ポリシリコン構造１８０との間に位置し、且つ、それらに接する酸化物層２１２を含むという点で、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００とは異なる。
【００２６】
ｐ＋ポリシリコン構造１８０及びｐ＋外方拡散されたエミッタ領域２１０はエミッタを形成し、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の残りの部分はｎ型ベースを形成し、ｐ＋埋込領域１２０、ｐ領域１４０、及びｐ型シンカ領域１４４の組み合わせは、ｐｎｐ  ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）２１４のコレクタを形成する。
【００２７】
原子に外方拡散させるアニールの間、酸化物層２１２は、ｐ＋エミッタ領域２１０を形成するようにｐ型原子がｐ＋ポリシリコン構造１８０からＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１へ拡散するように充分薄いが、それらの原子がＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１へ拡散する速度を遅くするように充分厚い。その結果、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域２１０の深さは、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８の深さとほぼ同じになるように形成され得る。
【００２８】
ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００の欠点の一つは、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００が、酸化物層２１２の存在に起因してＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００より著しく大きい１／fノイズを有するということである。また、次世代ＨＢＴは通常、ポリシリコン構造１８０などのポリシリコン構造の代わりにエミッタを形成するようにエピタキシャル成長された単結晶シリコン構造を用いる。しかし、単結晶シリコンは酸化物上にエピタキシャル成長され得ないため、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域の深さを低減するためのエピタキシャル成長された単結晶シリコンエミッタと共に酸化物層２１２などの酸化物層を用いることができない。
【発明の概要】
【００２９】
そのため、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域の深さにほぼ等しい、浅いｐ＋外方拡散されたエミッタ領域を備えたＳｉＧｅ  ＨＢＴが求められている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、従来技術のＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００の一例を図示する断面図である。
【００３１】
【図２】図２は、従来技術のＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造２００の一例を図示する断面図である。
【００３２】
【図３】図３は、本発明に従ったＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００の一例を図示する断面図である。
【００３３】
【図４Ａ】図４Ａは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【００３４】
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【００３５】
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【００３６】
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【００３７】
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【００３８】
【図４Ｆ】図４Ｆは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【００３９】
【図４Ｇ】図４Ｇは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図３は、本発明に従ったＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００の一例を図示する。
【００４１】
図３に示すように、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００は、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００が、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３の代わりにｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０を用いるという点で、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００とは異なる。ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０は、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０がｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３より小さく浅いことを除き、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域１５３に類似する。そのため、外側領域１５４が、一層小さなｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０に接し、且つ、それを水平に囲む。
【００４２】
ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００は更に、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００が、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８の代わりにｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２を用いるという点で、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００とは異なる。ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２は、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域１５８に類似する。そのため、外側領域１５９が、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２に接し、且つ、それを水平に囲む。ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０は、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２の深さとほぼ同じ深さを有する。
【００４３】
また、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００は、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００が、ｐ＋ポリシリコン構造１８０をｐ＋エピタキシャル構造３１４で置き換えるという点で、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００とは異なる。ｐ＋エピタキシャル構造３１４は、底部層３１６、及び底部層３１６に接し、底部層３１６より上にある上部層３１８を含む、多数の層を有する。
【００４４】
隔離構造１６０の上にある底部層３１６は、単結晶ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０に接する単結晶領域を含む。また、底部層３１６は、単結晶ゲルマニウム領域及び多結晶ゲルマニウム領域を含む。底部層３１６は更に、重いドーパント濃度及びｐ導電型（ｐ＋）を有する。そのため、単結晶ゲルマニウム領域はｐ＋ドーパント濃度を有する。
【００４５】
上部層３１８は、底部層３１６の単結晶ゲルマニウム領域に接しその上にある単結晶シリコン領域、及び底部層３１６の多結晶ゲルマニウム領域に接しその上にある多結晶シリコン領域を含む。更に、上部層３１８は、重いドーパント濃度及びｐ導電型（ｐ＋）を有する。そのため、単結晶シリコン領域はｐ＋ドーパント濃度を有する。
【００４６】
ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００は更に、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造３００が、ｎ＋ポリシリコン構造１８２をｎ＋エピタキシャル構造３２０で置き換えるという点で、ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造１００とは異なる。ｎ＋エピタキシャル構造３２０は、単結晶シリコン領域及び多結晶シリコン領域を含む。ｎ＋エピタキシャル構造３２０の単結晶シリコン領域は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５の単結晶ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２に接する。
【００４７】
そのため、ｐ＋エピタキシャル構造３１４及びｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０はエミッタを形成し、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の残りの部分はｎ型ベースを形成し、ｐ＋埋込領域１２０、ｐ領域１４０、及びｐ型シンカ領域１４４の組み合わせは、ｐｎｐ  ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）３２２のコレクタを形成する。
【００４８】
更に、ｎ＋エピタキシャル構造３２０及びｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２はエミッタを形成し、ＳｉＧｅエピタキシャル構造１５５の残りのｐ型部分はｐ型ベースを形成し、ｎ＋埋込領域１２２、ｎ−領域１４２、及びｎ型シンカ領域１４６の組み合わせは、ｎｐｎ  ＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）３２４のコレクタを形成する。
【００４９】
オペレーションにおいて、ｐ型原子を外方拡散させるアニールの間、底部層３１６のゲルマニウムは、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０を形成するようにｐ型原子が上部層３１８からＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１へ拡散するように充分薄いが、それらの原子がＳｉＧｅエピタキシャル構造１５０の頂部層１５１に拡散する速度を遅くするように充分厚い。その結果、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域３１０の深さは、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域３１２の深さとほぼ同じになるように形成され得る。
【００５０】
図４Ａ〜図４Ｇは、本発明に従ってＳｉＧｅヘテロ接合バイポーラ構造を形成する方法４００を図示する。
【００５１】
図４Ａに示すように、この方法は、シリコン・オン・オキサイド（ＳＯＩ）ウエハ４１０を含む、従来のように形成された中間構造４０８を用い、ＳＯＩウエハ４１０は、シリコンハンドルウエハ４１２、シリコンハンドルウエハ４１２に接する埋込絶縁層４１４、及び埋込絶縁層４１４に接する単結晶シリコン基板４１６を有する。シリコン基板４１６は、ｐ＋埋込領域４２０及びｎ＋埋込領域４２２を有する。
【００５２】
また、ベース構造４０８は、シリコン基板４１６の頂部表面に接する単結晶シリコンエピタキシャル構造４３０を含む。この例において、エピタキシャル構造４３０は、外方拡散の領域を除いて、非常に低いドーパント濃度及びｎ導電型（ｎ−−−）を有する。例えば、多数のｐ型原子がｐ＋埋込層４２０からエピタキシャル構造４３０へ外方拡散し、多数のｎ型原子がｎ＋埋込層４２２からエピタキシャル構造４３０へ外方拡散する。その結果、実質的にエピタキシャル構造４３０の全てが非常に低いドーパント濃度を有する。
【００５３】
中間構造４０８は更に、エピタキシャル構造４３０に接する多数の浅いトレンチ隔離構造４３２、及び埋込絶縁層４１４に接するようにエピタキシャル構造４３０及びシリコン基板４１６に接し、且つ、それらを介して延びる深いトレンチ隔離構造４３４を含む。深いトレンチ隔離構造４３４は、電気的に隔離された単結晶シリコン領域４３６、及び横方向に隣接する電気的に隔離された単結晶シリコン領域４３８を形成する。
【００５４】
更に、中間構造４０８は、シリコンエピタキシャル構造４３０の頂部表面からｐ＋埋込領域４２０に接するように下方にエピタキシャル構造４３０を介して延びる軽ドープｐ導電型（ｐ−）領域４４０、及びシリコンエピタキシャル構造４３０の頂部表面からｎ＋埋込領域４２２に接するように下方にエピタキシャル構造４３０を介して延びる軽ドープｎ導電型（ｎ−）領域４４２を含む。
【００５５】
中間構造４０８は更に、シリコンエピタキシャル構造４３０の頂部表面から下方にエピタキシャル構造４３０を介してｐ＋埋込領域４２０まで延びるｐ導電型シンカ領域４４４、及びシリコンエピタキシャル構造４３０の頂部表面から下方にエピタキシャル構造４３０を介してｎ＋埋込領域４２２まで延びるｎ導電型シンカ領域４４６を含む。
【００５６】
シンカ領域４４４は、重ドープｐ導電型（ｐ＋）表面領域及び中ドープｐ導電型（ｐ）下部領域を含み、シンカ領域４４６は、重ドープｎ導電型（ｎ＋）表面領域及び中ドープｎ導電型（ｎ）下部領域を含む。
【００５７】
更に、中間構造４０８は、シリコンエピタキシャル構造４３０、浅いトレンチ隔離構造４３２、及びｐ領域４４０に接し、それらの上にあるＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０を含む。中間構造４０８は更に、シリコンエピタキシャル構造４３０、浅いトレンチ隔離構造４３２、及びｎ−領域４４２に接し、それらの上にあるＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２を含む。
【００５８】
ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０は、頂部層４５４、及び頂部層４５４に接しその下にある下部層４５５を含む、多数の層を有する。頂部層４５４は、単結晶シリコン領域及び多結晶シリコン領域を含む。また、頂部層４５４は、非常に低いドーパント濃度及び、この例では、ｎ導電型（ｎ−−−）を有する。
【００５９】
下部層４５５は、頂部層４５４の単結晶シリコン領域に接する単結晶ゲルマニウム領域、及び頂部層４５４の多結晶シリコン領域に接する多結晶ゲルマニウム領域を含む。下部層４５５は更に、重いドーパント濃度及びｎ導電型（ｎ＋）を有する。
【００６０】
同様に、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２は、頂部層４５６、及び頂部層４５６に接しその下にある下部層４５７を含む、多数の層を有する。頂部層４５６は、単結晶シリコン領域及び多結晶シリコン領域を含む。更に、頂部層４５６は、非常に低いドーパント濃度及び、この例では、ｎ導電型（ｎ−−−）を有する。
【００６１】
下部層４５７は、頂部層４５６の単結晶シリコン領域に接する単結晶ゲルマニウム領域、及び頂部層４５６の多結晶シリコン領域に接する多結晶ゲルマニウム領域を含む。下部層４５７は更に、重いドーパント濃度及びｐ導電型（ｐ＋）を有する。
【００６２】
中間構造４０８はまた、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０に接する隔離構造４６０、及びＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２に接する隔離構造４６２を含む。隔離構造４６０及び４６２は電気的に非導電性である。隔離構造４６０は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０の頂部層４５４の単結晶シリコン領域を露出させるエミッタ開口４６４、及びＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０の頂部層４５４の多結晶シリコン領域を露出させるコンタクト開口４６６を有する。同様に、隔離構造４６２は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２の頂部層４５６の単結晶シリコン領域を露出させるエミッタ開口４７０、及びＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２の頂部層４５６の多結晶シリコン領域を露出させるコンタクト開口４７２を有する。
【００６３】
図４Ａに更に示すように、方法４００は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０及び４５２の露出された単結晶シリコン領域及び多結晶シリコン領域上に従来の方式で下部層４７４をエピタキシャル成長させることにより開始する。下部層４７４もｐシンカ領域４４４及びｎシンカ領域４４６上に成長される。下部層４７４は、隔離構造４６０及び４６２上及び浅いトレンチ隔離構造４３２及び深いトレンチ隔離構造４３４上にも成長される。
【００６４】
下部層４７４は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０の頂部層４５４の単結晶シリコン領域に接しその上にある単結晶領域、及び頂部層４５６の単結晶シリコン領域に接しその上にある単結晶領域を有する。下部層４７４は更に、単結晶ｐシンカ領域４４４に接しその上にある単結晶領域、及び単結晶ｎシンカ領域に接しその上にある単結晶領域を有する。下部層４７４は、隔離構造４３２、４３４、４６０、及び４６２に接し、それらの上にある多結晶領域を有する。
【００６５】
更に、下部層４７４は、単結晶ゲルマニウム領域及び多結晶ゲルマニウム領域を含み、及び、任意選択で、そのゲルマニウムの下及び／又は上にある単結晶シリコン及び多結晶シリコンを含み得る。下部層４７４が成長された後、パターニングされたフォトレジスト層４７６が下部層４７４上に従来の方式で形成される。
【００６６】
パターニングされたフォトレジスト層４７６の形成に続いて、図４Ｂに示すように、下部構造４８０を形成するように下部層４７４の露出された領域がエッチングされる。下部構造４８０は、エミッタ開口４７０により露出されたＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０の頂部層４５４の単結晶シリコン領域、及び隔離構造４６０の頂部表面に接する。その結果、下部構造４８０は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０の頂部層４５４に接しその上にある単結晶領域、及び隔離構造４６０に接しその上にある多結晶構造を有する。下部構造４８０が形成された後、パターニングされたフォトレジスト層４７６は従来の方式で取り除かれる。
【００６７】
図４Ｃに示すように、パターニングされたフォトレジスト層４７６が取り除かれた後、従来の方式で下部構造４８０及びＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２の頂部層４５６の単結晶シリコン領域上に上部層４８２がエピタキシャル成長される。上部層４８２は、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０及び４５２の多結晶シリコン領域上にも成長される。更に、上部層４８２は、ｐシンカ領域４４４及びｎシンカ領域４４６上にも成長される。上部層４８２は、隔離構造４６０及び４６２上、及び浅いトレンチ隔離構造４３２及び深いトレンチ隔離構造４３４上にも成長される。
【００６８】
上部層４８２は、下部構造４８０に接しその上にある単結晶領域、及びエミッタ開口４７０により露出されたＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２の頂部層４５６の単結晶シリコン領域に接しその上にある単結晶領域を有する。
【００６９】
更に、上部層４８２は、単結晶ｐシンカ領域４４４に接しその上にある単結晶領域、及び単結晶ｎシンカ領域４４６に接しその上にある単結晶領域を有する。上部層４８２は、隔離構造４３２、４３４、４６０、及び４６２に接し、それらの上にある多結晶領域を有する。更に、上部層４８２はシリコンを含む。上部層４８２が成長された後、パターニングされたフォトレジスト層４８４が従来の方式で上部層４８２上に形成される。
【００７０】
パターニングされたフォトレジスト層４８４の形成に続いて、図４Ｄに示すように、下部構造４８０に接する第１の上部構造４８６、及びエミッタ開口４７０により露出されたＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２の頂部層４５６の単結晶シリコン領域に接する第２の上部構造４８８を形成するように、上部層４８２の露出された領域がエッチングされる。上部構造４８６及び４８８が形成された後、パターニングされたフォトレジスト層４８４は従来の方式で取り除かれる。
【００７１】
図４Ｅに示すように、パターニングされたフォトレジスト層４８４が取り除かれた後、パターニングされたフォトレジスト層４９０が従来の方式で形成される。パターニングされたフォトレジスト層４９０の形成に続いて、（ｐ＋）上部構造４８６を重くドープするため、パターニングされたフォトレジスト層４９０を介してボロンなどのｐ型ドーパントが注入される。上部構造４８６がドープされた後、パターニングされたフォトレジスト層４９０は従来の方式で取り除かれる。
【００７２】
図４Ｆに示すように、パターニングされたフォトレジスト層４９０が取り除かれた後、パターニングされたフォトレジスト層４９２が従来の方式で形成される。パターニングされたフォトレジスト層４９２の形成に続いて、（ｎ＋）上部構造４８８を重くドープするため、パターニングされたフォトレジスト層４９２を介してリンなどのｎ型ドーパントが注入される。上部構造４８８がドープされた後、パターニングされたフォトレジスト層４９２は従来の方式で取り除かれる。
【００７３】
図４Ｇに示すように、パターニングされたフォトレジスト層４９２が取り除かれた後、ドープされた構造が従来の方式でアニーリングされる。アニールの間、下部構造４８０のゲルマニウムは、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域４９４を形成するようにｐ型原子が上部構造４８６からＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０へ外方拡散し得るように充分に薄いが、それらの原子が、ＳｉＧｅエピタキシャル構造４５０に外方拡散する速度を遅くするように充分厚い。
【００７４】
同時に、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域４９６を形成するようにｎ型原子が上部構造４８８からＳｉＧｅエピタキシャル構造４５２へ外方拡散する。そのため、ゲルマニウムによって提供される遅くする効果の結果、ｐ＋外方拡散されたエミッタ領域４９４の深さは、ｎ＋外方拡散されたエミッタ領域４９６の深さとほぼ同じになうように形成され得る。その後、方法４００は従来の工程で続く。
【００７５】
当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることが分かるであろう。
【図１】
2018098516.tif 000003
【図２】
2018098516.tif 000004
【図３】
2018098516.tif 000005
【図４Ａ】
2018098516.tif 000006
【図４Ｂ】
2018098516.tif 000007
【図４Ｃ】
2018098516.tif 000008
【図４Ｄ】
2018098516.tif 000009
【図４Ｅ】
2018098516.tif 000010
【図４Ｆ】
2018098516.tif 000011
【図４Ｇ】
2018098516.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月2日(2018.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイポーラ構造であって、
基板構造と、
前記基板構造に接する第１のエピタキシャル構造であって、単結晶シリコンを含む、前記第１のエピタキシャル構造と、
前記第１のエピタキシャル構造に接する第２のエピタキシャル構造と、
前記第２のエピタキシャル構造に接する非導電性の構造であって、前記第２のエピタキシャル構造を露出させるエミッタ開口を有する、前記非導電性構造と、
前記非導電性の構造に接し、前記第２のエピタキシャル構造に接するように前記エミッタ開口を介して延びる、第３のエピタキシャル構造と、
前記第３のエピタキシャル構造に接する単結晶のｐ＋の外方拡散されたエミッタ領域と、
を含む、バイポーラ構造。
【請求項２】
請求項１に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２のエピタキシャル構造が第１の単結晶ゲルマニウム領域を含み、前記第３のエピタキシャル構造が第２の単結晶ゲルマニウム領域を含む、バイポーラ構造。
【請求項３】
請求項２に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域に接し、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第１の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項４】
請求項３に記載のバイポーラ構造であって、
前記第１の単結晶ゲルマニウム領域がｎ型の導電型を有し、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域と前記第１の単結晶シリコン領域とがｐ型の導電型を有する、バイポーラ構造。
【請求項５】
請求項４に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２のエピタキシャル構造が、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域に接し、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第２の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項６】
請求項５に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が前記第２の単結晶シリコン領域に接する、バイポーラ構造。
【請求項７】
請求項６に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２の単結晶シリコン領域がｎ型の導電型を有する、バイポーラ構造。
【請求項８】
請求項２に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造の前記第２の単結晶ゲルマニウム領域が、前記第２のエピタキシャル構造の単結晶シリコン領域に接する、バイポーラ構造。
【請求項９】
請求項２に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２のエピタキシャル構造が、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域に接し、前記第１の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第１の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項１０】
請求項９に記載のバイポーラ構造であって、
前記第１の単結晶シリコン領域がｎ型の導電型を有する、バイポーラ構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が前記第１の単結晶シリコン領域に接する、バイポーラ構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバイポーラ構造であって、
前記第３のエピタキシャル構造が、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域に接し、前記第２の単結晶ゲルマニウム領域より上にある、第２の単結晶シリコン領域を更に含む、バイポーラ構造。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバイポーラ構造であって、
前記第２の単結晶シリコン領域がｐ型の導電型を有する、バイポーラ構造。
【請求項１４】
バイポーラ構造を形成する方法であって、
基板の上に下側単結晶領域を形成することであって、前記下側単結晶領域が、第１の導電型の下側単結晶ゲルマニウム領域と、前記下側単結晶ゲルマニウム領域に接してその上にある第１の単結晶シリコン領域とを含む、前記下側単結晶領域を形成することと、
前記下側単結晶領域上に隔離層を形成することであって、前記隔離層が前記第１の単結晶シリコン領域を露出するエミッタ開口を含む、前記隔離層を形成することと、
前記エミッタ開口を介して前記下側単結晶領域に接するように上側単結晶領域を形成することであって、前記上側単結晶領域が第２の導電型の上側単結晶ゲルマニウム領域を含む、前記上側単結晶領域を形成することと、
前記上側単結晶領域に接してその上にあるように第２の単結晶シリコン領域を形成することと、
前記第２の単結晶シリコン領域から前記第１の単結晶シリコン領域にドーパントを外方拡散させるようにアニールすることによって、第２の導電型の外方拡散されたエミッタ領域を形成することと、
を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
第１の単結晶シリコン領域が前記第１の導電型を有する、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記上側単結晶領域を形成することが、
ゲルマニウム層をエピタキシャル成長させることと、
前記上側単結晶ゲルマニウム領域を含む構造を形成するように前記ゲルマニウム層を選択的に取り除くことと、
を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記第２の単結晶シリコン領域を形成することが、
前記構造上にシリコン層をエピタキシャル成長させることと、
前記第２の単結晶シリコン領域を含む構造を形成するように前記シリコン層を選択的に取り除くことと、
を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記第２の導電型を有するように前記第２の単結晶シリコン領域をドープすることを更に含む、方法。