TW511165B - Manufacturing method and structure of self-aligned bipolar transistor - Google Patents

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511165 7 8 3 9twf1. doc/0 0 6 A7 B7 五、發明說明（(） 本發明係有關於一種雙載子連接電晶體（Bipolar Junction Transistor，BJT)的製造方法，且特別是有關於一 種自行對準（self-aHgned)雙載子電晶體的製造方法。 雙載子電晶體是一種同時利用電子和電洞（hole)這兩 種載子（earners)來傳導電流的電子元件。雙載子電晶體的 結構是由兩組緊密的pn連接所組成的三接點（three terminal)元件。這三個接點分別爲射極(emitter)、基極(base) 與集極（collector)。然而，一般的雙載子電晶體，其射極 與基極係以相同的材質接合，在電流增益（current gain)以 及射極效率（emitter efficiently)的提升上具有其極限，爲了 改善上述的問題，因此採用了一種異質接合雙載子電晶 體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 異質接合雙載子電晶體係指異質接合所形成的雙載子 電晶體，此處所謂的異質接合係指射極與基極使用不同的 材質相接合而形成。而異質接合雙載子電晶體在開關 (switch)的應用上具有高電流增益以及具有極筒的切斷頻 率（cut-off frequency)等優點，並且在微波放大（microwave amplifier)的應用上具有局電能增：63： (high power gain)以及 高電能密度(high Power density)等優點。 第1A圖至第1E圖所繪示爲習知一種異質接合雙載子 電晶體的製造方法。 首先，請參照第1A圖，在具有集極端之基底1〇〇上 沈積一層非選擇性（n〇n-sflective)的矽化鍺（SiGe)磊晶層 102，再於矽化鍺磊晶層1〇2上沈積一層絕緣層104。 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 511165 7839twfl·doc/006 A7 B7 五、發明說明（之） 接著，請參照第1B圖，以微影蝕刻的方法去除部份 的絕緣層104以形成絕緣層l〇4a，再於基底100上依序沈 積多晶砂導體層106以及絕緣層108。接著，以微影蝕刻 的方法去除部份的絕緣層10 8以及多晶政導體層10 6，形 成露出絕緣層l〇4a的開口 110。 接著，請參照第1C圖，在基底100上沈積一層共形 的絕緣層112,然後，在開口 110的兩側壁形成間隙壁114。 接著，請參照第1D圖，以間隙壁114爲罩幕，蝕刻 去除開口 110中的絕緣層112以露出矽化鍺磊晶層102。 然後，在基底1〇〇上沈積一層多晶矽導體層116。 接著，請參照第1E圖，以微影蝕刻的方法定義多晶 矽導體層116、絕緣層112以及絕緣層108，以形成異質 接合雙載子電晶體的射極116a以及基極106a。 然而，依上述方法所形成的異質接合雙載子電晶體有 下述的缺點： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述的製程中，由於射極與基極必須經由數道微影 蝕刻的步驟形成，因此製程的裕度（windows)並不寬裕， 使得在第1E圖的磊晶層1〇4中，射極與基極的間距120 的大小並不容易控制。此間距120過小的話，則會由於射 極與基極的摻雜濃度很大而產生接面漏電流（junction leakage)的現象，此間距120過大的話，則會產生釋生電 阻(parasite resistance)而降低元件的高頻特性的效能。 而且，如同一般所了解的，在微影製程中包含了一些 前置以及後續的處理步驟而製程較爲繁複。然而在上述的 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 511165 B39twfl.doc/006 A7 B7 五、發明說明（>) 製程中，完成至如同第1E圖所示的結構至少需要三道微 影蝕刻的製程，因此使得上述的製程變得相當的繁複’並 且製造所耗費的時間以及成本較高。 因此，本發明的目的在提供一種自行對準雙載子電晶 體的製造方法與結構，能夠使用自行對準的方法形成射極 與基極，而具有較寬裕的製程裕度。 本發明的另一目的在提供一種自行對準雙載子電晶體 的製造方法與結構，能夠減少微影製程的數目，以簡化製 程且降低製造的時間以及成本。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了達成上述的目的，本發明提出一種自行對準雙載 子電晶體的製造方法，此方法係首先提供一具有集極端之 基底，且在基底上形成磊晶層以作爲基極。接著，在磊晶 層上依序形成第一介電層、第二介電層，再於第二介電層 中形成開口。然後，在開口側壁形成導體間隙壁，再以第 二介電層以及導體間隙壁爲罩幕，去除開口中之第一介電 層。其後，在開口中形成導體層以作爲射極，再完全去除 第二介電層。此後對射極進行第一摻雜製程，並以射極與 導體間隙壁爲罩幕，去除邰份第一介電層，再以射極與導 體間隙壁爲罩幕，對磊晶層進行第二摻雜製程，以使部份 磊晶層成爲基極接觸區。 本發明提出一種自行對準雙載子電晶體的結構，此結 構至少包括具有集極端之基底、基極、基極接觸區、射極 以及導體間隙壁。其中基極係設置基底上，基極接觸區係 設置於基極兩側之基底上，且射極係設置於基極上，而導 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 511165 7839twf1.doc/006 A7 B7 五、發明說明（q) 體間隙壁係設置於射極上部的側壁位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明提供另一種自行對準雙載子電晶體的製造方 法，此方法係提供一具有集極端之基底，且在基底上已形 成晶晶層以作爲基極，再於晶晶層上依序形成第一介電 層、第二介電層、第三介電層以及第四介電層。接著，在 第四介電層中形成開口，並於開口側壁形成導體間隙壁， 再以第四介電層與導體間隙壁爲罩幕，去除開口中之第三 介電層、第二介電層以及第一介電層。然後，在第三介電 層以及開口中形成共形的第一導體層，並對第一導體層進 行第一摻雜製程，再於第一導體層上形成第二導體層，接 著去除開口之外的第一導體層以及第二導體層，以在開口 中形成第三導體層以作爲射極。其後，完全去除第四介電 層，並對射極進行第二摻雜製程，再以射極與導體間隙壁 爲罩幕，去除部份第三介電層。之後，以射極與導體間隙 壁爲罩幕，對磊晶層進行第三摻雜製程，以使部份磊晶層 成爲基極接觸區，再於射極以及殘留之第三介電層側壁形 成間隙壁。最後，以射極、導體間隙壁以及間隙壁爲罩幕， 去除部份第二介電層以及部份第一介電層，以露出氧化間 隙壁兩側之基極接觸區，再於射極、導體間隙壁以及基極 接觸區上形成金屬矽化物層。 本發明提出另一種自行對準雙載子電晶體的結構，此 結構至少包括具有集極端之基底、基極、基極接觸區、射 極、導體間隙壁、第一介電層、第二介電層以及第三介電 層。其中基極係設置基底上，基極接觸區係設置於基極兩 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twf1.d〇c/〇〇6 A7 B7 五、發明說明（<) 側之基底上’射極係設置於基極上，導體間隙壁係設置於 射極上部的側壁位置。第一介電層係設置射極兩側之基極 上，並且第一介電層延伸至部份之基極接觸區上’第二介 電層係設置第一介電層上以及第三介電層係設置導體間隙 壁與介電層之間的射極側壁，並且第三介電層的端部分別 與基極的兩端部略爲對齊。 由上述製造方法可知，本發明的特徵係在於以自行對 準的方式形成雙載子電晶體的射極以及基極接觸區’因此 具有較寬裕的製程裕度，並且對於射極以及基極接觸區在 磊晶層間距的大小，亦能夠藉由自行對準製程而得到良好 的控制。 而且，本發明在形成射極以及基極的製程中，僅有在 形成開口的製程必須使用微影蝕刻製程，與習知的方法相 比，本發明至少能夠減少一道至二道的微影製程，因此能 夠降低在微影製程所耗費的時間與成本支出，有效的簡化 製程。 此外’本發明之雙載子電晶體亦可搭配習知之互補式 金氧半導體 (Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)元件’而形成雙載子電晶體-互補式金氧半導體 (bipolar CMOS, BiCMOS)元件。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝---- (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) 訂.. 511165 7839twfl.doc/006 A7 _B7 _ 五、發明說明（έ ) 圖式之簡單說明： 第1A圖至第1E圖所繪示爲習知一種異質接合雙載子 電晶體的製造流程的剖面示意圖； 第2A圖至第2G圖所繪示爲本發明之一種自行對準 雙載子電晶體的製造流程的剖面示意圖；以及 第3A圖至第31圖所繪示爲本發明之一種自行對準雙 載子電晶體的製造流程的剖面示意圖。 圖式之標示說明： 100、200、300 ··基底 102、202、302 :磊晶層 104、104a、108、112 :絕緣層 106、116、212、218、316、316a、318、318a ··導體 層 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 106a、222 :基極 110、208、312 ·•開口 114 :間隙壁 118、212a、319 ··射極 120 ··間距 204、206、304、306、308、310 ··介電層 210、314 ··導體間隙壁 214、216、320、321 :摻雜製程 218、322 :基極接觸區 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511165 A7 B7 7; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7839twf1.doc/006 發明說明（q) 324 :間隙壁 326 :金屬矽化物 第一實施例 第2A圖至第2G圖所繪示爲本發明之一種自行對準 雙載子電晶體的製造流程的剖面示意圖。 首先，請參照第2A圖，提供一個具有集極端之基底 200，其中基底200的材質例如是選自矽化鍺、砂、矽化 鎵、磷化銦所組成之族群，且在基底200上形成有一層磊 晶層202。接著’在晶晶層202上依序形成介電層204、 介電層206。其中此磊晶層202係作爲雙載子電晶體的基 極’其材質例如是選自矽化鍺、矽、砷化鎵、磷化絪、鋁 砷化鎵合金(AlxGa^xAs，1)、銦砷化鎵合金(ij^GahAs, X ‘1)所組成之族群，形成的方法例如是使用化學氣相沈積 法’分子束幕晶成長等。介電層204的材質例如是氧化石夕， 其形成的方法例如是化學氣相沈積法，介電層2〇6的材質 爲習用之介電層材質例如是氮化矽、氧化矽、氮氧化矽或 碳化矽等，形成方法例如是化學氣相沈積法。 接著，請參照第2B圖，在介電層206中形成開口 208 ’ 且在開口 208的底部露出介電層204。其中形成開口 208 的方法例如是在介電層206上形成圖案化的罩幕層（未圖 示），並以罩幕層爲罩幕，蝕刻去除罩幕層未覆蓋之介電 層206至露出介電層204表面，再去除罩幕層。然後，在 開口 208的兩側壁形成導體間隙壁210。其中導體間隙壁 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twfl.doc/006 A7 B7 五、發明說明（& ) 210的材質例如是多晶型導體材料，形成的方法例如是在 介電層206以及開口 208中被覆一層導體層(未圖示），再 以回蝕刻的方法去除開口 208之外的導體層’其中導體層 的形成方法例如是化學氣相沈積法。 接著，請參照第2C圖，以介電層206以及導體間隙 壁210爲罩幕，去除開口 208中的介電層204至露出磊晶 層202的表面。其中去除介電層204的方法例如是非等向 性蝕刻法。然後，去除開口 312中的介電層304至露出磊 晶層202。 由於在此步驟中，導體間隙壁210與介電層204、介 電層206具有不同的蝕刻選擇性，因此能夠以介電層206 以及導體間隙壁210爲罩幕，直接進行蝕刻以形成後續形 成的射極與磊晶層202接觸用的開口 208，因此形成開口 208的製程爲一自行對準的製程，而並不須使用微影製程。 接著，請參照第2D圖，在基底200上被覆一層導體 層212，其中導體層212的材質例如是多晶矽，形成的方 法例如是化學氣相沈積法。 接著，請參照第2E圖，以介電層206爲蝕刻終止層， 回蝕刻去除部份的導體層212至露出介電層206的表面， 所殘留的導體層212則成爲雙載子電晶體的射極212a。 接著，請參照第2F圖，完全去除介電層206，其中去 除介電層206的方法例如是使用熱磷酸浸蝕的濕式蝕刻 法。然後以一摻雜製程214對射極212a進行摻雜，其中 摻雜製程214例如是使用離子植入法，所使用的摻質例如 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twfl.doc/006 B7 五、發明說明（q) 是η型摻質，且此η型摻質包括砷。 接著，請參照第2G圖，以射極212a以及導體間隙壁 210爲罩幕，去除部份的介電層204至露出磊晶層202的 表面。其中去除部份介電層308的方法例如是非等向性蝕 刻法。然後，以射極212a以及導體間隙壁210爲罩幕’ 對磊晶層202進行摻雜製程216，以於磊晶層202中以形 成基極接觸區218，其中所使用的摻質例如是P型摻質’ 且此P型摻質包括硼。 本發明第一實施例之自行對準雙載子電晶體的結構請 參照第2G圖。 如第2G圖所示，此自行對準雙載子電晶體的結構至 少包括具有集極端之基底200，射極212a、導體間隙壁 210、基極202以及基極接觸區218。 其中基極202係設置於基底200上，其中基底200的 材質例如是選自矽化鍺、矽、矽化鎵、磷化銦所組成之族 群，基極202的材質例如是選自矽化鍺、矽、砷化鎵、磷 化銦、銘砷化鎵合金（AlxGapxAs，1)、銦砷化鎵合金 (InxGaNxAS5 x‘l)所組成之族群，其形成的方法例如是以 化學氣相沈積法，分子束磊晶成長等形成於基底200上。 基極接觸區218係設置於基極202兩側之基底上，其 中基極接觸區218的材質例如是選自矽化鍺、矽、砷化鎵、 磷化銦、鋁砷化鎵合金(AlxGahAs, xS 1)、銦砷化鎵合金 (InxGa1-xAs5 x^l)所組成之族群，其形成的方法例如是以 化學氣相沈積法，分子束磊晶成長等形成於基底200上， 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁) 裝 訂！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twf1.doc/006 A7 B7 五、發明說明（p) 其中基極202與基極接觸區218的摻雜形態相同，且基極 接觸區218的摻雜濃度高於基極202的摻雜濃度。 射極212a係設置於基極202上，其中射極212a的材 質例如是多晶矽，形成射極212a的方法例如是化學氣相 沈積法。其中射極212a的摻雜形態與作爲集極的基底200 的摻雜形態相同，與基極202以及基極接觸區218的摻雜 形態相反。在本發明第一實施例中，射極212a與基底200 的摻雜形態爲η型，基極202與基極接觸區218的摻雜形 態爲Ρ型。 導體間隙壁210係設置於射極212a上部的側壁，其 中導體間隙壁210的材質例如是多晶型導體材料，並且其 摻雜形態與射極212a的摻雜形態相同。 並且，亦可將介電層204設置於導體間隙壁210與基 極202之間的側壁，介電層204的材質例如是氧化矽。 在上述本發明第一實施例中，介電層204的材質爲氧 化砂、介電層206的材質爲氮化砂，然而，本發明的介電 層204、206並不限於此，可以使用具有不同蝕刻選擇性 的材質。更加的，介電層204、206亦可以藉由適當的蝕 刻製程控制，而使用相同的材質。 尙且，於本發明第一實施例中，所形成的自行對準雙 載子電晶體係爲npn型式，然而本發明並不限定於此，亦 可以應用於pnp型式的雙載子電晶體。 更進一步的，本發明之自行對準雙載子電晶體能夠應 用於結合雙載子電晶體與互補式金氧半電晶體於同一晶片 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7 8 3 9twf1. doc/ 00 6 A7 B7 五、發明說明（ί() 上的雙載子電晶體-互補式金氧半導體（BiCMOS)製程，而 在晶片上形成P型金氧半電晶體以及η型金氧半電晶體的 同時，於晶片上形成本發明之自行對準雙載子電晶體。 第二實施例 第3Α圖至第31圖所繪示爲本發明之另一種自行對準 雙載子電晶體的製造流程的剖面示意圖。 首先，請參照第3Α圖，提供一個具有集極端之基底 300，其中基底300的材質例如是選自矽化鍺、矽、矽化 鎵、磷化銦所組成之族群，且在基底300上形成有一層的 磊晶層302，其中此磊晶層302係作爲雙載子電晶體的基 極，其材質例如是選自矽化鍺、矽、砷化鎵、磷化銦、鋁 砷化鎵合金(AlxGapxAs，1)、銦砷化鎵合金(Ii^GakAs，x ‘1)所組成之族群，形成的方法例如是使用化學氣相沈積 法，分子束磊晶成長等。。接著，在磊晶層302上依序形 成介電層304、介電層306、介電層308、介電層310。其 中介電層304的材質例如是氧化矽，形成方法例如是低溫 氧化法（low temperature oxidation)，且其形成的厚度爲1〇〇 埃至500埃左右。介電層306的材質爲習用之介電層材質 例如是氮化矽、氧化矽、氮氧化矽或碳化矽等，形成方法 例如是化學氣相沈積法，且其形成的厚度爲100埃至500 埃左右。介電層308的材質例如是氧化矽，形成方法例如 是化學氣相沈積法，且其形成的厚度爲1000埃至3000埃 左右。介電層310的材質例如是氮化矽，形成方法例如是 13 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 訂·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7^39twf1.doc/〇〇6 A7 -------__B7__ 五、發明說明（/^) 化學氣相沈積法，且其形成的厚度爲1000埃至3000埃左 右。 在本發明第二實施例中，形成介電層304以及介電層 306的目的係用以保護磊晶層3〇2，並且亦可以作爲蝕刻 終止層，以精確的控制後續的蝕刻製程。 接著，請參照第3B圖，在介電層310中形成開口 312， 且在開口 312的底部露出介電層308。其中形成開口 312 的方法例如是在介電層310上形成圖案化的罩幕層（未圖 示），並以罩幕層爲罩幕，蝕刻去除罩幕層未覆蓋之介電 層310至露出介電層308表面，再去除罩幕層。然後，在 開口 312的兩側壁形成導體間隙壁314。其中導體間隙壁 314的材質例如是多晶型導體材料，形成的方法例如是在 介電層310以及開口 312中被覆一層導體層(未圖示），再 以回蝕刻的方法去除開口 312之外的導體層。 接著，請參照第3C圖，以介電層310以及導體間隙 壁314爲罩幕，去除開口 312中的介電層308以及介電層 306至露出介電層304的表面。其中去除介電層308以及 介電層306的方法例如是非等向性蝕刻法。然後，去除開 口 312中的介電層304至露出磊晶層302的表面。其中去 除介電層304的方法例如是使用緩衝氧化物蝕刻液(buffer oxide etchant, BOE)浸蝕的濕式浸蝕法。 由於在此步驟中，能夠以介電層310以及導體間隙壁 314爲罩幕，直接進行蝕刻以形成後續形成的射極與矽化 鍺磊晶層302接觸的開口 312，因此形成開口 312的製程 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（丨^) 爲一自行對準的製程，而並不須使用微影製程。 而且，此處使用溼式浸蝕法剝除介電層304係因爲濕 式浸蝕法對於介電層304以及磊晶層302具有高蝕刻選擇 比’因此能夠避免蝕刻製程傷害到磊晶層302而使其中的 矽流失。 接著，請參照第3D圖，在基底300上被覆一層共形 的導體層316，再以對導體層316進行摻質的摻雜。其中 導體層316的材質例如是多晶矽，且摻質例如是η型摻質 並包括砷。然後，在導體層316上被覆一層導體層318， 其中導體層318的材質例如是多晶矽。 在此處於形成導體層318之前，先形成共型的導體層 316並進行摻雜的目的，係用以確保後續所形成的射極在 底部的摻雜濃度能夠均勻。 接著，請參照第3Ε圖，以介電層310爲蝕刻終止層， 回蝕刻去除部份的導體層318以及部份的導體層316至露 出介電層310的表面，所殘留的導體層318a以及導體層 316a則合倂成爲雙載子電晶體的射極319。 接著，請參照第3F圖，完全去除介電層31〇，其中去 除介電層310的方法例如是使用熱磷酸浸蝕的濕式蝕刻 法。然後，對射極319進行摻雜製程320，其中摻雜製程 320例如是使用離子植入法，所使用的摻質例如是n型摻 質，且此η型摻質包括砷。 接著，請參照第3G圖，以射極320與導體間隙壁314 爲罩幕，去除部份的介電層308至露出介電層306的表面。 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twfl.doc/006 A7 ________ B7 五、發明說明（丨+) 其中去除部份介電層308的方法例如是非等向性蝕刻法。 然後’以射極319與導體間隙壁314爲罩幕，對矽化鍺磊 晶層302進行摻雜製程321，以將部份磊晶層（基極）形成 基極接觸區322。其中摻雜製程321例如是使用離子植入 法，所使用的摻質例如是p型摻質，且此p型摻質包括硼。 接著，請參照第3H圖，在射極319以及殘留的介電 層308的側壁形成間隙壁324。其中間隙壁324的材質例 如是氧化矽，形成間隙壁324的方法例如是在基底300上 被覆一層絕緣層（未圖示），再回蝕絕緣層以去除射極319、 導體間隙壁314以及基極322上的絕緣層而形成間隙壁 324。然後，以射極319、導體間隙壁314以及間隙壁324 爲罩幕，去除介電層306至露出介電層304的表面。其中 去除介電層306的方法例如是非等向性蝕刻法。其後，去 除介電層304至露出基極322的表面。其中剝除介電層304 的方法例如是使用緩衝氧化物蝕刻液浸蝕的濕式浸蝕法。 同樣的，在第3F圖至3H圖的步驟中，對於介電層310 以及介電層304的去除係使用濕式浸蝕法，並且對於介電 層308以及介電層306的去除係使用射極319與導體間隙 壁314爲罩幕所進行的非等向性蝕刻，並不須要使用微影 製程，因此爲一自行對準製程。尙且，射極319與基極322 的間距能夠藉由導體間隙壁314的厚度做適當的調整，因 此能夠相當容易的控制射極319與基極接觸區322的間 距，使得製程具有較寬裕的裕度。 接著，請參照第31圖，在射極320以及基極接觸區322 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -------— II —Αν--裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 6 7 8 3 9 twf1. do c/Ο Ο β 發明說明（/<) 上形成自行對準金屬矽化物層326 °其中自行對準金屬砂 化物層326的材質例如是矽化鎳、矽化鈷或是矽化鈦等’ 形成的方法例如是在基底300上被覆一層金屬層（未圖 示），再將此基底300進行回火製程，以使射極319與基 極接觸區322與金屬層接觸的位置反應產生自行對準金屬 矽化物層326，然後再去除未反應的金屬層。 本發明第二實施例之自行對準雙載子電晶體的結構請 參照第31圖。 如第31圖所示，此自行對準雙載子電晶體的結構至 少包括具有集極端之基底300,射極319、導體間隙壁314、 基極302以及基極接觸區322。 基極302係設置於基底300上，其中基底300的材質 例如是選自砂化鍺、砂、砂化鎵、磷化銦所組成之族群， 且基極3 0 2的材質例如是選自砂化鍺、敬、神化嫁、鱗化 銦、鋁砷化鎵合金（AlxGai_xAs，X $ 1)、銦砷化鎵合金 (InxGa卜xAs，x$l)戶斤組成之方矣君羊’其形成的方法例如是以 化學氣相沈積法，分子束磊晶成長等形成於基底300上。 基極接觸區322係設置於基極202兩側之基底上，其 中基極接觸區322的材質例如是選自矽化鍺、矽、砷化鎵、 磷化銦、鋁砷化鎵合金(ALGakAs，xg 1)、絪砷化鎵合金 (InxGa卜xAs，x‘l)所組成之族群，其形成的方法例如是以 化學氣相沈積法’分子束晶晶成長等形成於基底300上， 其中基極302與基極接觸區322的摻雜形態相同，且基極 接觸區322的摻雜濃度高於基極302的摻雜濃度。 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twfl.doc/006 A7 B7 五、發明說明（/έ) 射極319係設置於基極302上，其中射極319的材質 例如是多晶矽，形成射極319的方法例如是化學氣相沈積 法。其中射極319的摻雜形態與作爲集極的基底3〇〇的摻 雜形態相同，與基極302以及基極接觸區322的摻雜形態 相反。在本發明第二實施例中，射極319與基底300的摻 雜形態爲η型，則基極302與基極接觸區322的摻雜形態 爲Ρ型。 導體間隙壁314係設置於射極319上部的側壁，其中 導體間隙壁314的材質例如是多晶型導體材料，並且其摻 雜形態與射極319的摻雜形態相同。 在上述的結構中，更包括有： 介電層304係設置射極319兩側之基極302上，並且 延伸至部份之基極接觸區322上，其材質例如是氧化矽， 形成的方法例如是低溫氧化法。 介電層306係設置介電層304上，其材質例如是氮化 矽、氧化矽、氮氧化矽或碳化矽等，形成的方法例如是化 學氣相沈積法。 介電層308設置於導體間隙壁210與介電層306之間 的射極側壁，其材質例如是氧化矽，形成的方法例如是化 學氣相沈積法，並且介電層308的端部分別與基極302的 兩端部略爲對齊。 間隙壁324係設置於導體間隙壁314與介電層308的 側壁，其材質例如是氧化矽，並且間隙壁314的端部分別 與介電層306的兩端部略爲對齊。 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 7839twfl.doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（q) 金屬層326係設置於射極319、導體間隙壁314、基 極接觸區322上，其材質例如是矽化鎳、矽化鈷或是砂化 鈦等。 在上述本發明第二實施例中，介電層304的材質爲氧 化矽、介電層306的材質爲氮化矽、介電層308的材質爲 氧化矽且介電層310的材質爲氮化矽，然而，本發明的介 電層304、306、308、310並不限於此，可以使用使介電 層彼此之間具有不同蝕刻選擇性的材質。更加的，介電層 310、308、306、304亦能夠藉由適當的蝕刻製程控制，而 使用相同的材質，甚或是於開始沈積介電層之前，即不沈 積介電層304、306。 尙且，於本發明第二實施例中，所形成的自行對準雙 載子電晶體係爲npn型式，然而本發明並不限定於此，亦 可以應用於pnp形式的雙載子電晶體。 同樣的，本發明第二實施例之自行對準雙載子電晶 體’亦能夠應用於結合雙載子電晶體與互補式金氧半電晶 體於同一晶片上的雙載子電晶體-互補式金氧半導體 (BiCMOS)製程。 綜上所述，由上述第一實施例與第二實施例可知，本 發明的重要特徵係在於能夠使用自行對準的方式形成雙載 子電晶體的射極以及基極，並且對於射極以及基極接觸區 的間距的大小，亦能夠藉由自行對準製程而得到良好的控 制’因此本發明具有較寬裕的製程裕度。 而且，在形成射極以及基極的製程中，本發明僅有在 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

511165 7839twf1.doc/〇〇6 A7 _ _____ B7 五、發明說明（/^) 形成開口的製程必須使用微影蝕刻製 m習知 比，本發明至少能夠減少一道至二道的微影製程，因此本 發明產夠降低在微影製程所耗費的時間與成本支出，而有 效的簡化製程。 並且，本發明在第二實施例中去除磊晶層上的介電 層，以形成與射極以及基極的接觸時，由於採用介電層與 嘉晶層之間具有良好蝕刻選擇比的濕式蝕刻法，以將嘉晶 層上的介電層剝除，因此能夠避免磊晶層中矽材質的流 失。 更加的，由於本發明在射極以及基極上形成自行對準 金屬矽化物層，因此能夠降低射極與基極的阻値，進而提 高雙載子電晶體的操作速度。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ο 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 511165 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 7839twf1.doc/006 Do 六、申請專利範圍 1. 一種自行對準雙載子電晶體的製造方法，該方法包 括下列步驟： 提供一基底，且在該基底上已形成一磊晶層，其中該 磊晶層作爲一基極； 在該磊晶層上依序形成一第一介電層、一第二介電 層； 在該第二介電層中形成一開口； 在該開口側壁形成一導體間隙壁； 以該第二介電層與該導體間隙壁爲罩幕，去除該開口 中之該第一介電層； 在該開口中形成一導體層以作爲一射極； 完全去除該第二介電層； 對該射極與該導體間隙壁進行一第一摻雜製程； 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，去除部份該第一介 電層；以及 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，對該磊晶層進行一 第二摻雜製程，以使部份該磊晶層成爲一基極接觸區。 2. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該基底的材質係選自矽化鍺、矽、矽 化鎵、磷化銦所組成之族群。 3. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該磊晶層的材質係選自矽化鍺、矽、 砷化鎵、磷化銦、鋁砷化鎵合金(AlxGai_xAs，1)、銦砷 化鎵合金（Ii^GakAs，1)所組成之族群。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V 裝 訂· %· 511165 A8 B8 7839twf1.doc/006 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該導體間隙壁的材質包括多晶型導體 材料。 5. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該導體層、該導體間隙壁與該第一介 電層、該第二介電層具有不同蝕刻選擇性。 6. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該第一介電層與該第二介電層具有不 同蝕刻選擇性。 7. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該導體層的材質包括多晶矽。 8. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該第一介電層與該第二介電層爲相同 材質。 9. 如申請專利範圍第1項所述之自行對準雙載子電晶 體的製造方法，其中該基極與該射極、該集極具有不同形 態之摻雜。 10. —種自行對準雙載子電晶體的結構，該結構包括： 一基底； 一基極，設置該基底上； 一基極接觸區，設置於該基極兩側之該基底上 一射極，設置於該基極上；以及 一導體間隙壁，設置於該射極上部的側壁位置。 11. 如申請專利範圍第10項所述之自行對準雙載子電 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮) ------------I 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 7839twf1.doc/006 C8 Do六、申請專利範圍 晶體的結構，其中該基底的材質係選自矽化鍺、矽、矽化 鎵、磷化銦所組成之族群。 12. 如申請專利範圍第10項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該基極的材質係選自矽化鍺、矽、砷化 鎵、磷化銦、鋁砷化鎵合金(AlxGai_xAS，1)、銦砷化鎵 合金(InxGai_xAs，1)所組成之族群。 13. 如申請專利範圍第10項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該射極的材質包括多晶矽。 14. 如申請專利範圍第10項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該導體間隙壁的材質包括多晶型導體材 料。 15. 如申請專利範圍第10項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中更包括於該導體間隙壁與該基極之間的 該射極側壁設置一介電層。 16. —種自行對準雙載子電晶體的製造方法，該方法包 括下列步驟： 提供一基底，且在該基底上已形成一磊晶層，以作爲 一基極； 在該基底上依序形成一第一介電層、一第二介電層、 一第三介電層與一第四介電層； 在該第四介電層中形成一開口； 在該開口側壁形成一導體間隙壁； 以該第四介電層與該導體間隙壁爲罩幕，去除該開口 中之該第三介電層、該第二介電層與該第一介電層； 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂- % 511165 7839twf2.doc/008 爲第9 Ο 1 2 1 8 3 7號專利範圍修正 Α8 Β8 Χ8 *4條. 修正日期：2002.4.8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 、申請專利範圍 在該第三介電層與該開口中形成共形的一第一導體 層； 對該第一導體層進行一第一摻雜製程； 在該第一導體層上形成一第二導體層； 去除該開口之外的該第一導體層與該第二導體層上在 該開口中形成一第三導體層，以做爲一射極； 完全去除該第四介電層； 對該射極與該導體間隙壁進行一第二摻雜製程； 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，去除部份該第三介 電層； 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，對該磊晶層進行一 第三摻雜製程，以使部份該磊晶層成爲一基極接觸區； 在該射極與殘留之該第三介電層側壁形成一間隙壁； 以該射極、該導體間隙壁與該間隙壁爲罩幕，去除部 份該第二介電層與部份該第一介電層，以露出該氧化間隙 壁兩側之該基極接觸區；以及 在該射極、該導體間隙壁與該基極接觸區上形成一金 屬矽化物層。 17. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該基底的材質係選自矽化鍺、矽、 矽化鎵、磷化銦所組成之族群。 18. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該磊晶層的材質係選自矽化鍺、矽、 砷化鎵、磷化銦、鋁砷化鎵合金(AlxGai_xAs，1)、銦砷 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝---------訂---------^1®· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 511165 A8 B8 7839twf1.doc/006 L/o 六、申請專利範圍 化鎵合金（InxGai_xAs，1)所組成之族群。 19. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該導體間隙壁的材質包括多晶型導 體材料。 20. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三導體層的材質包括多晶矽。 21. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三導體層、該導體間隙壁與該 第一介電層、該第二介電層、該第三介電層與該第四介電 層具有不同蝕刻選擇性。 22. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第一介電層與該第二介電層具有 不同蝕刻選擇性。 23. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第二介電層與該第三介電層具有 不同蝕刻選擇性。 24. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三介電層與該第四介電層具有 不同蝕刻選擇性。 25. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三介電層與該第四介電層爲相 同材質。 26. 如申請專利範圍第16項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三摻雜製程與該第一摻雜製 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 --¾. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 511165 A8 B8 7839twfl.doc/006 錯 六、申請專利範圍 程、該第二摻雜製程具有不同摻雜形態之雜質。 27. —種自行對準雙載子電晶體的結構，該結構包括： 一基底； 一基極，設置該基底上； 一基極接觸區，設置於該基極兩側之該基底上 一射極，設置於該基極上； 一導體間隙壁，設置於該射極上部的側壁位置； 一第一介電層，設置該射極兩側之該基極上，並且該 第一介電層延伸至部份之該基極接觸區上； 一第二介電層，設置該第一介電層上；以及 一第三介電層，設置該導體間隙壁與該介電層之間的 該射極側壁，並且該第三介電層的端部分別與該基極的兩 端部略爲對齊。 28. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該基底的材質係選自矽化鍺、矽、矽化 鎵、磷化銦所組成之族群。 29. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中更包括一間隙壁，該間隙壁係設置於該 導體間隙壁與該介電層的側壁，並且該間隙壁的端部分別 與該介電層的兩端部略爲對齊。 30. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中更包括一金屬矽化層，且該金屬矽化層 係設置於該射極、該導體間隙壁與該基極接觸區上。 31. 如申請專利範圍第30項所述之自行對準雙載子電 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) ------1!— -裝— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -. 511165 A8 B8 7839twfl.doc/006 β| 六、申請專利範圍 晶體的結構，其中該金屬矽化層的材質係選自矽化鎳、砂 化鈷或是矽化鈦所組之族群。 32. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該基極的材質係選自矽化鍺、矽、砷化 鎵、磷化銦、鋁砷化鎵合金(AlxGai_xAs，xS 1)、銦砷化鎵 合金(InxGai_xAs，1)所組成之族群。 33. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該射極的材質包括多晶矽。 34. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該導體間隙壁的材質包括多晶型導體材 料。 35. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該第一介電層與該第二介電層具有不同 蝕刻選擇性。 36. 如申請專利範圍第27項所述之自行對準雙載子電 晶體的結構，其中該第二介電層與該第三介電層具有不同 蝕刻選擇性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·«· 37. —種自行對準雙載子電晶體的製造方法，該方法包 括下列步驟： 提供一基底，且在該基底上已形成一磊晶層，以作爲 一基極； 在該基底上依序形成一第一介電層、一第二介電層、 一第三介電層與一第四介電層； 在該第四介電層中形成一開口； 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511165 A8 B8 7839twf1.doc/ΟΟβ 六、申請專利範圍 在該開口側壁形成一導體間隙壁； 以該第四介電層與該導體間隙壁爲罩幕，去除該開口 中之該第三介電層、該第二介電層與該第一介電層； 在該開口中形成一導體層以作爲射極； 完全去除該第四介電層； 對該射極與該導體間隙壁進行一第一摻雜製程； 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，去除部份該第三介 電層；以及 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，對該磊晶層進行一 第二摻雜製程，以使部份該磊晶層成爲一基極接觸區。 38. 如申請專利範圍第37項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該導體層、該導體間隙壁與該第一 介電層、該第二介電層、該第三介電層與該第四介電層具 有不同蝕刻選擇性。 39. 如申請專利範圍第37項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第一介電層與該第二介電層具有 不同蝕刻選擇性。 40. 如申請專利範圍第37項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第二介電層與該第三介電層具有 不同蝕刻選擇性。 41. 如申請專利範圍第37項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三介電層與該第四介電層具有 不同蝕刻選擇性。 42. 如申請專利範圍第37項所述之自行對準雙載子電 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) I I ----------I ^-------I ^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 511165 汸丨聲么月/s修正/更正/補多 7839twf2.doc/008 題 爲第90 12 1 8 37號專利範圍修正頁^ 修正日期：2 002 · 4 . 8 六、申請專利範圍 晶體的製造方法，其中該第二介電層與該第四介電層爲相 同材質。 43.—種自行對準雙載子電晶體的製造方法，該方法包 括下列步驟= 提供一基底，且在該基底上已形成一磊晶層，其中該 嘉晶層作爲一基極； 在該磊晶層上依序形成一第一介電層、一第二介電 層； 在該第二介電層中形成一開口； 在該開口側壁形成一導體間隙壁； •$ 以該第二介電層與該導體間隙壁爲罩幕，去除該開口 中之該第一介電層； 在該第二介電層與該開口中形成共形的一第一導體 層； 對該第一導體層進行一第一摻雜製程； 在該第一導體層上形成一第二導體層； 去除該開口之外的該第一導體層與該第二導體層在 該開口中形成一第三導體層，以做爲一射極； 完全去除該第二介電層； 對該射極與該導體間隙壁進行一第二摻雜製程； 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，去除部份該第一介 電層；以及 以該射極與該導體間隙壁爲罩幕，對該磊晶層進行一 第三摻雜製程，以使部份該磊晶層成爲一基極接觸區。 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裂--------訂-------#; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？农 511165 B8 7839twfl, doc/ 006 只· JL)〇 六、申請專利範圍 44. 如申請專利範圍第43項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第三導體層、該導體間隙壁與該 第一介電層、該第二介電層具有不同蝕刻選擇性。 45. 如申請專利範圍第43項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第一介電層與該第二介電層具有 不同蝕刻選擇性。 46. 如申請專利範圍第43項所述之自行對準雙載子電 晶體的製造方法，其中該第一介電層與該第二介電層爲相 同材質。 ------------裂--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）