[发明专利]制造半导体器件的方法以及用该方法获得的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造具有衬底和半导体本体的半导体器件的方法，所述半导体本体包括至少一个具有发射极区、基区和集电极区的双极晶体管，其中在半导体本体中形成第一半导体区以形成集电极区和发射极区中的一个，以及在半导体本体表面形成包括第一绝缘层、多晶半导体层和第二绝缘层的叠层，在所述叠层层中形成开口，然后利用非选择性外延生长沉积另一半导体层，其中开口底部上的单晶水平部分形成基区以及开口侧面的多晶垂直部分与多晶层相连，然后与开口侧面平行地形成间隔区以及在所述间隔区之间形成第二半导体区以形成发射极区和集电极区中的另一个。本发明还涉及利用这种方法获得的半导体器件。

这种方法非常适用于制造包括诸如分立双极晶体管之类的双极晶体管的半导体器件，但是不适合包括双极晶体管的具体IC(＝集成电路)，例如Bi(C)MOS(＝双极(互补)金属氧化物半导体)IC。

背景技术

从WO 03/100845中可以知道开头段落中提及的方法，其中描述了双极晶体管的制造过程，所述过程中包括集电极的第一半导体区在半导体本体上形成，作为半导体衬底上外延n-型层的一部分。在半导体本体的顶部形成叠层，所述叠层包括第一绝缘层、多晶半导体层和第二绝缘层。在叠层中，形成开口，以及利用非选择性(微分)外延生长在所示结构上以p-型多晶硅层的形式沉积另一半导体层。所述另一半导体层具有开口底部单晶的水平部分，形成了晶体管的基区以及通过垂直的多晶部分与多晶半导体层相连形成基极连接区。然后，通过绝缘层的沉积形成开口侧壁上的间隔区，其后开口和结构由其他绝缘材料填充和覆盖。然后CMP(＝化学机械抛光)用于去除绝缘层和另一半导体层的上水平部分。在从开口中去除绝缘材料以后，通过例如氧化步骤向另一半导体 层多晶垂直部分的顶面提供绝缘区。然后通过沉积另一层状绝缘材料以及回蚀水平部分向间隔区提供“L”形。然后，通过刻蚀L形间隔区之间绝缘层的底部，形成发射极开口。在间隔区之间形成第二半导体区，所述区域形成双极晶体管的发射极区。由于在基区使用了硅和锗的混晶以及在厚度方向多个区域极小的尺寸，用这种方法制得的晶体管具有良好的高频性能。

这种方法的缺点是收益相对较低，从而增加了加工成本。

发明内容

因此本发明的目的是避免上述缺点以及提供一种方法，所述方法适用于制造包括晶体管的半导体器件，所述晶体管具有极高f_max(也就是功率增益的最大频率)和f_A(也就是电压增益的最大频率)以及很低的成本。

为了实现这一目的，在开头段落中描述的这类方法的特征在于：在沉积另一半导体层之前，向第二绝缘层提供端部(end portion)，从投影看所述端部悬于下层半导体层(5)的端部之上。这样，悬挂部分为所述另一半导体层的多晶垂直部分提供了空间。这意味着所述悬挂部分的上部由第二绝缘层的一部分覆盖。因此不需要在所述另一半导体层垂直部分的顶部上分离地形成绝缘区，这使得根据本发明方法简单以及成本低。该过程保留了自对准以及允许较小的侧向尺寸，从而所获得的晶体管将具有良好的高频性能。在该方面，使用第二绝缘层悬挂部分的重要优势是它也可以形成悬挂部分下面的间隔区、或者形成至少一部分间隔区。最后，根据本发明方法的非常重要的优势是：由于可以使用湿法或干法刻蚀技术去除绝缘层和所述另一半导体层的上部水平和垂直部分，因此不再需要诸如CMP之类的关键加工步骤。这样使得根据本发明方法非常坚固，引起所获得器件的高生产率和低成本。

第二绝缘层的悬挂部分可以通过几种方式形成，例如通过减小第二绝缘层位置上开口的尺寸或者通过增加多晶半导体层位置上开口的尺寸。

在根据本发明方法的优选实施例中，在形成开口以后，通过去除面 向开口的那部分半导体层，向第二绝缘层提供悬挂端部。用于获得所需结果的一种方式是侧向地氧化多晶半导体层的端部以及通过氟化氢基刻蚀剂去除产生的氧化物。在这种情况下，第一和第二绝缘层可以包括难以用这种刻蚀剂去除的氮化硅。由于半导体层和绝缘层的本质是相当不同的，多种选择性刻蚀剂可以替代地应用以获得相同的结果。刻蚀可以及时完成。

如上所述，另一优选实施例的特征在于：选择悬挂部分的侧向尺寸以及所述另一半导体层的厚度，使得在第二绝缘层悬挂部分下方形成所述另一半导体层的垂直部分。

优选地，在悬挂部分下方形成至少一部分间隔区。利用根据本发明的方法，可以容易地在悬挂端部下方形成完整的间隔区。