[发明专利]双极晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及双极晶体管及其制造方法。

背景技术

双极结型晶体管可显示出比那些MOS场效应晶体管更高的电流驱动性能和更快的操作速度。为了获得高速数据处理，这样的双极结型晶体管可包括互补双极晶体管，其中在硅衬底上集成PNT双极结型晶体管和NPN双极结型晶体管。

如在例图1和图2中所举例说明的，NPN双极晶体管可包括在硅衬底11中形成的N+型埋层12。可在包括N+型埋层的12的硅衬底11的整个表面上和/或上方形成外延层13，并且可在外延层13的的表面中形成N-型阱14。可在包括N-型阱14的外延层13的表面中形成以预定距离间隔的基极区15和发射极区16。N+型扩散区17可在外延层13中形成并与N+型埋层12相连接。可在包括外延层13的硅衬底11的整个表面上和/或上方形成层间介电层18。基极19、发射极20和集电极21可延伸通过层间介电层18以分别连接于基极区15、发射极区16和N+型扩散区17。N+型埋层12可用作集电极区。

然而，这样的NPN双极晶体管可显示出问题。特别地，当形成集电极时，N+型埋层12和硅衬底11的表面连接于被称为接收器(sink)的高密度N+型扩散区17。该接收器经受几个热处理和N-型高密度离子注入以从硅衬底11的上部连接在外延层13下的N+型埋层12。在这种情况下，该结可横向延伸对应于其下部的深度。而且，接收器可导致基极结的内部压力，因此，必须在N+型扩散区17和N-型阱14之间保持预定的距离。因此，当使用接收器作为结时，由于这样的问题增加了晶体管的尺寸。

发明内容

本发明的实施方案涉及双极晶体管及其制造方法，其可改进半导体层之间的隔离结构，由此减小集电极的尺寸。这样的结构还可使得电流流过半导体层之间的最短的途径，并最小化了集电极的电阻。

本发明的实施方案涉及可包括下列至少之一的双极晶体管：在衬底中形成的集电极区；在包括集电极区的衬底上形成的外延层；在外延层中形成的基极区；在基极区中形成的发射极区；在延伸通过发射极区、基极区、外延层并延伸到集电极区中的沟槽的侧壁上形成的氧化物层；和在沟槽中形成的多晶硅层。

本发明的实施方案涉及可包括下列步骤至少之一的制造双极晶体管的方法：在衬底中形成集电极区；在包括集电极区的衬底上形成外延层；在外延层中形成基极区；在基极区中形成发射极区；形成延伸通过发射极区、基极区、外延层并延伸到集电极区中的沟槽；在沟槽的侧壁上形成氧化物层；和在沟槽中形成多晶硅层

本发明的实施方案涉及可包括下列至少之一的双极晶体管：在衬底中形成的包含N+型杂质离子的第一区域；在包括第一区域的衬底上形成的外延层；在外延层中形成的包含P+型杂质离子的第二区域；在第二区域中形成的包含N+型杂质离子的第三区域；在延伸通过第三区域、第二区域、外延层并延伸到第一区域中的沟槽的侧壁上形成的氧化物层；在延伸通过第三区域、第二区域、外延层并延伸到第一区域中的沟槽中形成的多晶硅层；在第一区域中在氧化物层和多晶硅层下形成的包含N型杂质离子的第四区域；形成为分别与第二区域、第三区域和多晶硅层电连通的多个电极。

附图说明

图1和2举例说明了双极晶体管。

图3至12举例说明了根据本发明实施方案的双极晶体管。

具体实施方式

根据实施方案，图3的实例说明可形成为NPN-型晶体管的双极晶体管100。双极晶体管100可包括在衬底101中形成的集电极区102。在包括集电极区102的衬底101上和/或上方可形成外延层115。可在外延层115中形成基极区103，同时可在基极区103中形成发射极区104。可在延伸通过发射极区104、基极区103和外延层115至集电极区102的内部的沟槽的两个侧壁上形成氧化物层108。可在沟槽内形成多晶硅层110以接触氧化物层108。可在集电极区102的下部形成扩散区111以接触多晶硅层110和氧化物层108。层间介电层112可在外延层115的整个表面上和/或上方形成，并具有暴露基极区103、发射极区104和多晶硅区110的一部分的接触孔。通过该接触孔，基极电极114a、发射极电极114b和集电极电极114c可分别与基极区103、发射极区104和多晶硅层110电连通。

图4至12举例说明了根据本发明实施方案制造双极晶体管100的方法。