CN1503333A - 自对准双极型晶体管的制造方法与结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自对准双极型晶体管的制造方法与结构。此方法首先提供形成有作为基极的外延层的衬底。接着，在外延层上依序形成第一介电层、第二介电层，再于第二介电层中形成开口。然后，在开口侧壁形成导体间隔壁，再以第二介电层以及导体间隔壁为掩模，去除开口中的第一介电层。其后，在开口中形成导体层以作为发射极，再完全去除第二介电层。此后对发射极进行掺杂工艺，并以发射极与导体间隔壁为掩模，去除部分第一介电层，再以发射极与导体间隔壁为掩模，对外延层进行另一掺杂工艺，以使部分外延层成为基极接触区。

Description

自对准双极型晶体管的制造方法与结构

技术领域

本发明涉及一种双极结晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)及其制造方法，且特别涉及一种自对准(self-aligned)双极型晶体管及其制造方法。

背景技术

双极型晶体管是一种同时利用电子和空穴(hole)这两种载流子(carriers)来传导电流的电子元件。双极型晶体管的结构是由两组紧密的pn结所组成的三端(three terminal)元件。这三个端分别为发射极(emitter)、基极(base)与集电极(collector)。然而，一般的双极型晶体管，其发射极与基极以相同的材料接合，在电流增益(current gain)以及发射极效率(emitter efficiently)的提高上具有其极限，为了改善上述问题，因此采用了一种异质结双极型晶体管。

异质结双极型晶体管是指异质结所形成的双极型晶体管，此处所谓的异质结是指发射极使用带隙(bandgap)较基极大的材料相接合而形成。而异质结双极型晶体管在开关(switch)的应用上具有高电流增益以及具有极高的截止频率(cut-off frequency)等优点，并且在微波放大(microwave amplifier)的应用上具有高能量增益(high power gain)以及高能量密度(high power density)等优点。

图1A至图1E所示为现有一种异质结双极型晶体管的制造方法。

首先，请参照图1A，在具有集电极端的衬底100上沉积一层非选择性(non-selective)的硅化锗(SiGe)外延层102，再于硅化锗外延层102上沉积一层绝缘层104。

接着，请参照图1B，以光刻蚀刻的方法去除部分绝缘层104以形成绝缘层104a，再于衬底100上依序沉积多晶硅导体层106以及绝缘层108。接着，以光刻蚀刻的方法去除部分的绝缘层108以及多晶硅导体层106，形成露出绝缘层104a的开口110。

接着，请参照图1C，在衬底100上沉积一层共形的绝缘层112，然后，在开口110的两侧壁形成间隔壁(spacer)114。

接着，请参照图1D，以间隔壁114为掩模，蚀刻去除开口110中的绝缘层112以露出硅化锗外延层102。然后，在衬底100上沉积一层多晶硅导体层116。

接着，请参照图1E，以光刻蚀刻的方法定义多晶硅导体层116、绝缘层112以及绝缘层108，以形成异质结双极型晶体管的发射极116a、绝缘层112a与绝缘层108a。且多晶硅导体层116a与间隔壁114形成异质结双极型晶体管的发射极118以及多晶硅层106a形成异质结双极型晶体管的基极106a。

在上述的工艺中，由于发射极与基极必须经由数道光刻蚀刻的步骤形成，因而使得元件的制造成本增加。另外的问题是光刻工艺的控制限制(control limit)将会影响到器件性能(device performance)。举例而言，发射极与基极的工艺冗余度(window size)将会影响电流增益(current gain)。再者，不当的蚀刻工艺将会对硅化锗造成伤害。因此，一种自对准异质结双极型晶体管被研究出来以解决上述的问题。

现有一种论及减少光刻次数的方法，由Ahlgem等人提出的美国专利第5656514号所公开。Ahlgem等人经由发射极开口窗(opening window)进行自对准发射极注入，然后进行快速热回火以得到高性能异质结双极型晶体管。然而，此工艺在基极开口中形成发射极开口窗并非自对准工艺，且其位置可能是临界(critical)的。再者，非本征(extrinsic)基极掺杂并不适用本方法。

Comfort等人所提出的美国专利第5106767号提供另一种制造自对准异质结双极型晶体管的方法，其使用选择性外延基极与复合介电层(multi-dielectric layer)以形成异质结双极型晶体管。然而，此工艺较为复杂并且在氧化工艺中可能会造成基极杂质的不当扩散。

在另一篇由Huang所提出的美国专利第6417059B2中，Huang描述了在基极区域上形成蚀刻终止层，以保护硅化锗层不被蚀刻工艺伤害。然而，此工艺并非自对准工艺以及其接面配置是临界(critical)的。再者，在非本征基极层上的蚀刻终止层将会限制基极的硅化能力而造成高电阻率(resistivity)。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种自对准双极型晶体管的制造方法与结构，能够使用自对准的方法形成发射极与基极，而具有较大的工艺冗余。

本发明的另一目的在于提供一种自对准双极型晶体管的制造方法与结构，能够减少光刻工艺的数目，以简化工艺且降低制造的时间以及成本。

为了实现上述目的，本发明提出一种自对准双极型晶体管的制造方法，此方法首先提供一衬底以作为集电极，且在衬底上形成外延层以作为基极。接着，在外延层上依序形成第一介电层、第二介电层，再于第二介电层中形成开口。然后，在开口侧壁形成导体间隔壁，再以第二介电层以及导体间隔壁为掩模，去除开口中的第一介电层。其后，形成导体层以填入开口，并去除开口以外的导体层以形成发射极。此后选择性地对发射极进行第一掺杂工艺以降低发射极的电阻，并以发射极与导体间隔壁为掩模，去除部分第一介电层。对外延层进行与第一掺杂工艺不同掺杂类型的第二掺杂工艺，以使部分外延层成为非本征基极接触区。在发射极与残留的第一介电层侧壁形成间隔壁。再于发射极、导体间隔壁与非本征基极接触区上形成金属硅化物层。

本发明提出一种自对准双极型晶体管的结构，此结构至少包括作为集电极的衬底、基极、非本征基极接触区、发射极以及导体间隔壁。其中基极设置在衬底上，非本征基极接触区设置于基极两侧的衬底上，且发射极设置于基极上，而导体间隔壁设置于发射极上部的侧壁位置。

本发明提供另一种自对准双极型晶体管的制造方法，此方法提供一衬底以作为集电极，且在衬底上已形成外延层以作为基极，再于外延层上依序形成第一介电层、第二介电层、第三介电层以及第四介电层，且第一介电层与第二介电层作为蚀刻终止层。接着，在第四介电层中形成开口，并于开口侧壁形成导体间隔壁，为了于蚀刻工艺中保护外延基极层，以第二介电层、第三介电层、第四介电层与导体间隔壁为掩模，去除开口中的第三介电层、第二介电层以及第一介电层。等离子体蚀刻去除第三介电层并停止在第二介电层。等离子体蚀刻去除第二介电层并停止在第一介电层。第一介电层使用湿蚀刻去除以露出外延基极层且基极表面不会受到伤害。然后，在第三介电层以及开口中形成共形的第一导体层，并对第一导体层进行第一掺杂工艺，再于第一导体层上形成第二导体层以填入开口，接着去除开口之外的第一导体层以及第二导体层，以在开口中形成第三导体层以作为发射极。其后，完全去除第四介电层，并对发射极进行第二掺杂工艺以降低发射极的电阻率，再以发射极与导体间隔壁为掩模，去除第三介电层、第二介电层、第一介电层，并对外延基极层的非本征部分进行第三掺杂工艺以形成接触区，再于发射极以及残留的第三介电层侧壁形成间隔壁。最后，以发射极、导体间隔壁以及间隔壁为掩模，去除部分第二介电层以及部分第一介电层，以露出氧化间隔壁两侧的基极接触区，再于发射极、导体间隔壁以及基极接触区上形成金属硅化物层。

本发明提出另一种自对准双极型晶体管的结构，此结构至少包括作为集电极的衬底、基极、非本征基极接触区、发射极、导体间隔壁、第一介电层、第二介电层以及第三介电层。其中基极设置于衬底上，基极接触区设置于基极两侧的衬底上，发射极设置于基极上，导体间隔壁设置于发射极上部的侧壁位置。第一介电层设置发射极两侧的基极上，并且第一介电层延伸至部分非本征基极接触区上，第二介电层设置于第一介电层上以及第三介电层设置于导体间隔壁与介电层之间的发射极侧壁，并且第三介电层的端部分别与基极的两端部略为对齐。

由上述制造方法可知，本发明的特征在于以自对准的方式形成双极型晶体管的发射极以及基极接触区，因此具有较大的工艺冗余度，并且对于发射极以及基极接触区在外延层间距的大小，也能够藉由自对准工艺而得到良好的控制。

而且，本发明在形成发射极以及基极的工艺中，仅有在形成发射极开口的工艺必须使用光刻蚀刻工艺，与现有的方法相比，本发明至少能够减少一道至二道的光刻工艺，因此能够降低在光刻工艺所耗费的时间与成本支出，有效简化工艺。

此外，本发明的双极型晶体管也可搭配现有的互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)元件，而形成双极型晶体管-互补型金属氧化物半导体(bipolar CMOS，BiCMOS)元件。基于相同的概念，本发明可以应用于任何形式的衬底例如砷化镓(GaAs)、硅(Si)、硅化锗(SiGe)、磷化铟(InP)与其它相关的半导体材料。

需了解的是上述的概述与下述的详细叙述是作为示例，并对本发明做进一步的说明。

附图说明

附图被提供用以对本发明进一步的了解，并并入且构成说明书的一部分。附图示出本发明的实施例，并结合说明书以说明发明的原理，图中：

图1A至图1E所示为现有的一种异质结双极型晶体管的制造流程的剖面示意图；

图2A至图2H所示为本发明的一种自对准双极型晶体管的制造流程的剖面示意图；以及

图3A至图3I所示为本发明的一种自对准双极型晶体管的制造流程的剖面示意图。

附图中的附图标记说明如下：

100、200、300：衬底

102、202、302：外延层

104、104a、108、112：绝缘层

106、116、212、218、316、316a、318、318a：导体层

106a：基极

110、208、312：开口

114、220、324：间隔壁

118、212a、319：发射极

120：间距

204、206、304、306、308、310：介电层

210、314：导体间隔壁

214、216、320、321：掺杂工艺

218、322：非本征基极接触区

222、326：自对准金属硅化物

具体实施方式

第一实施例

图2A至图2H所示为本发明的一种自对准双极型晶体管的制造流程的剖面示意图。

首先，请参照图2A，提供一个衬底200以作为集电极，接着衬底200上形成一层外延层202，例如是硅化锗层，以作为基极层。接着，在外延基极层202上依序形成介电层204、介电层206。其中形成外延基极层202的方法例如是使用化学气相沉积法，分子束外延生长法等。介电层204与介电层206具有高蚀刻选择比，且其材料例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅等，形成的方法例如是化学气相沉积法。

接着，请参照图2B，以光刻蚀刻技术在介电层206中形成开口208，且在开口208的底部露出介电层204。其中形成开口208的方法例如是在介电层206上形成图案化的掩模层(未图示)以定义开口，蚀刻去除介电层206以形成露出介电层204的开口208，再去除掩模层。然后，在开口208的两侧壁形成导体间隔壁210。其中导体间隔壁210的材料例如是多晶型导体材料，形成的方法例如是在介电层206以及开口208中被覆一层导体层(未图示)，再以回蚀刻的方法去除开口208之外的导体层，其中导体层的形成方法例如是化学气相沉积法。

接着，请参照图2C，以介电层206以及导体间隔壁210为掩模，去除开口208中的介电层204至露出外延层202的表面。其中去除介电层204的方法例如是各向异性等离子体蚀刻法与湿式蚀刻法。

由于在此步骤中，导体间隔壁210与介电层204、介电层206具有高蚀刻选择比，因此能够以介电层206以及导体间隔壁210作为掩模。

接着，请参照图2D，在衬底200上被覆一层导体层212，其中导体层212的材料例如是多晶硅，形成的方法例如是化学气相沉积法。

接着，请参照图2E，以介电层206为蚀刻终止层，回蚀刻或化学机械抛光去除部分的导体层212至露出介电层206的表面，所残留的导体层212则成为双极型晶体管的发射极212a。

接着，请参照图2F，完全去除介电层206，其中去除介电层206的方法例如是使用干式蚀刻或湿式蚀刻法。然后进行一第一类型掺杂工艺214以降低发射极212a的电阻率。

接着，请参照图2G，以发射极212a以及导体间隔壁210为掩模，去除部分介电层204至露出外延层202的表面。其中去除部分介电层204的方法例如是各向异性蚀刻法。然后，对外延层202进行第二类型掺杂工艺216，以于外延层202中以形成非本征基极接触区218，其中第二类型掺杂工艺216的掺杂剂类型不同于第一类型掺杂工艺214。再者，于进行第一类型掺杂工艺214与第二类型掺杂工艺216之后，可进行一回火工艺例如是快速热回火，以活化(active)掺杂剂或消除掺杂剂缺陷(dopant defeats)。

接着，请继续参照图2H，在导体层210与剩余的第一介电层204侧壁形成介电间隔壁220。其中此间隔壁220的材料例如是包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。其形成的方法例如是在衬底200上覆盖一层绝缘层(未绘示)，然后回蚀刻绝缘层以去除发射极212a与非本征基极接触区218上的绝缘层。然后在发射极212a与非本征基极接触区218上还形成自对准金属硅化物层222，例如是硅化镍、硅化钴或硅化钛。形成自对准金属硅化物层222的方法例如是在衬底200上形成金属层(未绘示)，对衬底200回火以使金属层与发射极212a与非本征基极接触区218反应以形成金属硅化物层，然后再去除未反应的金属层。本发明之自对准双极型晶体管的结构请参照图2H。

如图2H所示，此自对准双极型晶体管的结构至少包括作为集电极的衬底200，发射极212a、导体间隔壁210、基极202以及非本征基极接触区218。

其中基极202设置于衬底200上，非本征基极接触区218设置于基极202两侧的衬底200上，其中非本征基极接触区218由与基极202相同的金属形成。基极202与非本征基极接触区218的掺杂类型相同，且基极接触区218的掺杂浓度高于基极202的掺杂浓度。

发射极212a设置于基极202上，其中发射极212a的掺杂类型与作为集电极的衬底200的掺杂类型相同，与基极202以及基极接触区218的掺杂类型相反。在本发明第一实施例中，发射极212a与衬底200的掺杂类型为n型，基极202与基极接触区218的掺杂类型为p型。

导体间隔壁210设置于发射极212a上部的例壁，其中导体间隔壁210的材料例如是多晶型导体材料，并且其掺杂类型与发射极212a的掺杂类型相同。然而，可被了解的是本发明并不限定于掺杂多晶硅，其它导体材料例如掺杂硅化锗、掺杂磷化铟、硅化钨、钨、钛或是氮化钛亦可以使用。

并且，亦可将介电层204设置于导体间隔壁210与基极202之间的侧壁，介电层204的材料例如是氧化硅。另外，亦可以将介电间隔壁设置在导体间隔壁210与残留的第一介电层204的侧壁。且自对准金属硅化层222设置在发射极212a与非本征基极接触区218上。

在上述本发明第一实施例中，衬底200为硅衬底，然而衬底并不限定于硅，本发明的衬底可以使用例如硅化锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或其它任何类型的半导体材料。于本实施例中，外延衬底层212为硅化锗，然而外延衬底层212亦可以使用例如硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟、铝砷化镓合金(Al_xGa_1-xAs，x≤1)、铟砷化镓合金(In_xGa_1-xAs，x≤1)或任何类型的异质外延层。再者，本发明的介电层204的材料为氧化硅、介电层206的材料为氮化硅，然而，本发明的介电层204、206并不限于此，其可以使用具有高蚀刻选择比的材料。举例而言，介电层204可以是未掺杂硅玻璃(undoped silicon glass)，硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass)、磷硅酸盐玻璃(phosphosilicate glass)、富硅氧化物(silicon rich oxide)或氟化玻璃(fluorinated silicon)，且介电层204可以是氮氧化硅(silicon oxynitride)或碳化硅(silicon carbide)。

尚且，于本发明第一实施例中，所形成的自对准双极型晶体管可以是npn型或pnp型的双极型晶体管。

再者，本发明的自对准双极型晶体管能够应用于结合双极型晶体管与互补型金属氧化物半导体晶体管于同一芯片上的双极型晶体管-互补型金属氧化物半导体(BiCMOS)工艺，也就是说，本发明的自对准双极型晶体管能够与p型金属氧化物半导体晶体管以及n型金属氧化物半导体晶体管形成在同一芯片上。

第二实施例

图3A至图3I所示为本发明的另一种自对准双极型晶体管的制造流程的剖面示意图。

首先，请参照图3A，提供衬底300以作为集电极，接着在衬底300上形成硅化锗外延层302以作为基极，其形成的方法例如是使用化学气相沉积法或分子束外延生长等。接着，在外延基极层302上依序形成第一介电层304、第二介电层306、第三介电层308与第四介电层310。其中第一介电层304、第二介电层306、第三介电层308与第四介电层310选自具有高蚀刻选择比的材料，且其材料例如是氧化硅(SiO₂)，氮化硅(SiN_x)、氮氧化硅或碳化硅等，形成方法例如是化学气相沉积法，且第一介电层304与第二介电层306其形成的厚度为100埃至500埃左右，第三介电层308与第四介电层310其形成的厚度为1000埃至3000埃左右。

在本发明第二实施例中，形成介电层304以及介电层306的目的是用以保护外延层302，并且也可以作为蚀刻终止层，以精确控制后续的蚀刻工艺。

接着，请参照图3B，以光刻蚀刻技术在第四介电层310中形成开口312，且在开口312的底部露出第三介电层308。其中形成开口312的方法例如是在第四介电层310上形成图案化的掩模层(未图示)，并以掩模层为掩模，蚀刻去除掩模层未覆盖的第四介电层310至露出第三介电层308表面，再去除掩模层。然后，在开口312的两侧壁形成导体间隔壁314。其中导体间隔壁314的材料例如是多晶型导体材料，形成的方法例如是在第四介电层310以及开口312中被覆一层导体层(未图示)，再以回蚀刻的方法去除开口312之外的导体层。导体层的形成方法例如是化学气相沉积法。

接着，请参照图3C，以第四介电层310以及导体间隔壁314为掩模，去除开口312中的第三介电层308以及第二介电层306至露出第一介电层304的表面。其中去除第三介电层308以及第二介电层306的方法例如是各向异性等离子体蚀刻法。然后，去除开口312中的第一介电层304至露出外延层302的表面，其中去除第一介电层304的方法例如是使用湿式蚀刻法以避免伤害到外延层302的表面。

由于在此步骤中，能够以第四介电层310以及导体间隔壁314为掩模，直接进行蚀刻以形成后续形成的发射极与硅化锗外延层302接触的开口312，因此形成开口312的工艺为一自对准的工艺。

而且，此处使用湿式浸蚀法剥除介电层304是因为湿式浸蚀法对于介电层304以及外延层302具有高蚀刻选择比，因此能够避免蚀刻工艺伤害到外延层302且避免其中的硅流失。

接着，请参照图3D，在衬底300上被覆一层共形的导体层316，再对导体层316进行掺杂剂的掺杂。其中导体层316的材料例如是多晶硅，且掺杂剂例如是n型掺杂剂并包括砷。然后，在导体层316上被覆一层导体层318，其中导体层318的材料例如是多晶硅。

在此处于形成导体层318之前，先形成共形的导体层316并进行掺杂的目的，用以确保后续所形成的发射极在底部的掺杂浓度能够均匀。

接着，请参照图3E，以第四介电层310为蚀刻终止层，回蚀刻或化学机械抛光去除部分的导体层318以及部分的导体层316至露出第四介电层310的表面，所残留的导体层318a以及导体层316a则合并成为双极型晶体管的发射极319。

接着，请参照图3F，完全去除第四介电层310，其中去除第四介电层310的方法例如是使用干式蚀刻法或湿式蚀刻法。然后，对发射极319进行第一类型掺杂工艺320，其中第一类型掺杂工艺320例如是使用离子注入法，以降低发射极319的电阻率。

接着，请参照图3G，以发射极319与导体间隔壁314为掩模，去除部分的第三介电层308至露出第二介电层306的表面。其中去除部分介电层308的方法例如是各向异性蚀刻法。然后，以发射极319与导体间隔壁314为掩模，对硅化锗外延层302进行第二类型掺杂工艺321，以于外延层302上形成非本征基极接触区322。其中第二类型掺杂工艺321的掺杂类型不同于第一类型掺杂工艺320。

接着，请参照图3H，在发射极319以及残留的第三介电层308的侧壁形成间隔壁324。其中间隔壁324的材料例如是氧化硅，形成间隔壁324的方法例如是在衬底300上被覆一层绝缘层(未图示)，再回蚀绝缘层以去除发射极319、导体间隔壁314以及非本征基极接触区322上的绝缘层而形成间隔壁324。然后，以发射极319、导体间隔壁314以及间隔壁324为掩模，去除第二介电层306至露出第一介电层304的表面。其中去除第二介电层306的方法例如是各向异性蚀刻法。其后，去除第一介电层304至露出非本征基极接触区322的表面。其中剥除第一介电层304的方法例如是使用缓冲氧化物蚀刻液浸蚀的湿式浸蚀法。

同样的，在图3F至3H图的步骤中，导体间隔壁314、第四介电层310与第三介电层308、第二介电层306与第一介电层304具有高蚀刻选择比，因此导体间隔壁314与第四介电层310可以作为掩模。再者，第四介电层310与第三介电层308具有高蚀刻选择比，且第二介电层306与第一介电层304亦具有高蚀刻选择比。

接着，请参照图3I，在发射极319以及非本征基极接触区322上形成自对准金属硅化物层326。其中自对准金属硅化物层326的材料例如是硅化镍、硅化钴或硅化钛等，形成的方法例如是在衬底300上被覆一层金属层(未图示)，再将此衬底300进行回火工艺，以使发射极319和非本征基极接触区322与金属层接触的位置反应产生自对准金属硅化物层326，然后再去除未反应的金属层。

本发明第二实施例的自对准双极型晶体管的结构请参照图3I。

如图3I所示，此自对准双极型晶体管的结构至少包括作为集电极的衬底300，发射极319、导体间隔壁314、基极302以及基极接触区322。

基极302设置于衬底300上，非本征基极接触区322设置于基极302两侧的衬底300上而同样作为基极302，其中基极302与非本征基极接触区322的掺杂类型相同，且非本征基极接触区322的掺杂浓度高于基极302的掺杂浓度。

发射极319设置于基极302上，其中发射极319的材料例如是多晶硅，其中发射极319的掺杂类型与作为集电极的衬底300的掺杂类型相同，与基极302以及基极接触区322的掺杂类型相反。在本发明第二实施例中，发射极319与衬底300的掺杂类型为n型，则基极302与基极接触区322的掺杂类型为p型。

导体间隔壁314设置于发射极319上部的侧壁。虽然于本实施例中导体间隔壁314的材料是多晶型导体材料，但需了解的是本发明并不限于掺杂多晶硅，其它导体材料例如掺杂硅化锗、掺杂磷化铟、硅化钨、钨、钛或氮化钛亦可以使用。并且其掺杂类型与发射极319的掺杂类型相同。

在上述的结构中，还包括：

第一介电层304设置于发射极319两侧的基极302上，并且延伸至部分的基极接触区322上，其材料例如是氧化硅。

第二介电层306设置于介电层304上，其材料例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅等。

第三介电层308设置于导体间隔壁314与介电层306之间的发射极319侧壁，并且第三介电层308的端部分别与基极302的两端部略为对齐。

间隔壁324设置于导体间隔壁314与第三介电层308的侧壁，其材料例如是氧化硅，并且间隔壁314的端部分别与介电层306的两端部略为对齐。

金属层326设置于发射极319、导体间隔壁314、非本征基极接触区322上，其材料例如是硅化镍、硅化钴或是硅化钛等。

在上述本发明第二实施例中，第一介电层304的材料为氧化硅、第二介电层306的材料为氮化硅、第三介电层308的材料为氧化硅且第四介电层310的材料为氮化硅，然而，本发明的介电层304、306、308、310并不限于此，任何可提供高蚀刻选择比的材料皆可以使用。例如，第一介电层304、第二介电层308可以是未掺杂硅玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、富硅氧化物或氟化玻璃，第二介电层306、第四介电层310可以是氮氧化硅或碳化硅。

虽然本发明已以一优选实施例公开如上，但是其并非用以限定本发明，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可对其作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求所确定的为准。

Claims (57)

1.一种自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于：

提供一衬底，且在该衬底上已形成一外延层，其中该外延层作为一基极；

在该外延层上依序形成一第一介电层、一第二介电层；

在该第二介电层中形成一开口；

在该开口侧壁形成一导体间隔壁；

以该第二介电层与该导体间隔壁为掩模，去除该开口中的该第一介电层；

在该开口中形成一导体层以形成一发射极；

以该发射极与该导体间隔壁为掩模，去除该第二介电层与部分该第一介电层以形成一自对准双极型晶体管；以及

对该外延层进行一掺杂工艺以形成一非本征基极接触区。

2.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该衬底的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟所组成的组中的一种。

3.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该外延层的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟、铝砷化镓合金(Al_xGa_1-xAs，x≤1)、铟砷化镓合金(In_xGa_1-xAs，x≤1)所组成的组中的一种。

4.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该导体间隔壁的材料包括选自掺杂多晶硅、掺杂砷化镓、掺杂磷化铟、硅化钨、钨、钛与氮化钛所组成的组中的一种。

5.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该导体层、该导体间隔壁与该第一介电层、该第二介电层具有高蚀刻选择比。

6.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第一介电层与该第二介电层具有高蚀刻选择比。

7.如权利要求6所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第一介电层的材料包括选自未掺杂硅玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、富硅氧化物或氟化玻璃所组成的组中的一种。

8.如权利要求6所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第二介电层的材料包括选自氮化硅、氮氧化硅以及碳化硅所组成的组中的一种。

9.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该导体层的材料包括选自多晶硅、砷化镓以及磷化铟所组成的组中的一种。

10.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于在该开口中形成该导体层还包括：

沉积一导体层并填入该开口；以及

去除该开口之外部分的该导体层。

11.如权利要求10所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于去除该开口之外部分的该导体层的方法包括选自化学气相沉积法以及回蚀刻法所组成的组中的一种。

12.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于对该发射极还进行一掺杂工艺以降低该发射极的电阻率。

13.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该基极与该发射极、该集电极具有不同的掺杂类型。

14.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于还形成一介电间隔壁环绕该发射极。

15.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于还在该发射极与该非本征基极接触区上形成一自对准金属硅化物。

16.如权利要求1所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于还进行一快速热回火工艺以活化掺杂剂与消除掺杂缺陷。

17.一种自对准双极型晶体管的结构，其特征在于包括：

一衬底，用以作为集电极；

一自对准基极，设置于该衬底上；

一非本征基极接触区，设置于该自对准基极两侧的该衬底上；以及

一发射极，设置于该自对准基极上，其中该发射极作为掩模以定义该自对准基极。

18.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于还包括一导体间隔壁，设置于该发射极上部的侧壁位置。

19.如权利要求18所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于还包括一介电层，设置在该导体间隔壁与该自对准基极之间。

20.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于还包括一介电间隔壁环绕该发射极。

21.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于还包括一自对准金属硅化物层，设置在该发射极与该非本征基极接触区上。

22.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该自对准基极包括非选择外延层。

23.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该发射极还包括一掺杂工艺所提供的一预定电阻率。

24.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该非本征基极接触区还包括一掺杂工艺所提供的一预定电阻率。

25.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该衬底的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟所组成的组中的一种。

26.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该自对准基极的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟、铝砷化镓合金(Al_xGa_1-xAs，x≤1)、铟砷化镓合金(In_xGa_1-xAs，x≤1)所组成的组中的一种。

27.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该发射极的材料包括选自多晶硅、砷化镓以及磷化铟所组成的组中的一种。

28.如权利要求17所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该导体间隔壁的材料包括选自多晶硅、砷化镓、磷化铟、硅化钨、钨、钛与氮化钛所组成的组中的一种。

29.一种自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于：

提供一衬底，且在该衬底上已形成一外延层以作为一基极；

在该衬底上依序形成一第一介电层、一第二介电层、一第三介电层与一第四介电层；

在该第四介电层中形成一开口；

在该开口侧壁形成一导体间隔壁；

以该第四介电层与该导体间隔壁为掩模，去除该开口中的该第三介电层、该第二介电层与该第一介电层；

在该第四介电层上形成一导体层并填入该开口；

去除该开口之外的该导体层以形成一发射极；以及

以该发射极与该导体间隔壁为掩模，完全去除该第一导体层、该第二导体层、该第三导体层与该第四介电层以形成一自对准双极型晶体管。

30.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于对该发射极进行一第一掺杂。

31.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于对该外延层进行一第二掺杂以形成一非本征基极接触区。

32.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该衬底的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟所组成的组中的一种。

33.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该外延层的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟、铝砷化镓合金(Al_xGa_1-xAs，x≤1)、铟砷化镓合金(In_xGa_1-xAs，x≤1)所组成的组中的一种。

34.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该导体间隔壁的材料包括选自掺杂多晶硅、掺杂砷化镓、掺杂磷化铟、硅化钨、钨、钛与氮化钛所组成的组中的一种。

35.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该导体间隔壁与该第一介电层、该第二介电层、该第三介电层、该第四介电层具有高蚀刻选择比。

36.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第一介电层与该第二介电层具有高蚀刻选择比。

37.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第二介电层与该第三介电层具有高蚀刻选择比。

38.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第三介电层与该第四介电层具有高蚀刻选择比。

39.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第一介电层与该第三介电层的材料包括选自未掺杂硅玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、富硅氧化物或氟化玻璃所组成的组中的一种。

40.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于该第二介电层与该第四介电层的材料包括选自氮化硅、氮氧化硅以及碳化硅所组成的组中的一种。

41.如权利要求29所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于还形成一介电间隔壁环绕该发射极。

42.如权利要求31所述的自对准双极型晶体管的制造方法，其特征在于还在该发射极与该非本征基极接触区上形成一自对准金属硅化物。

43.一种自对准双极型晶体管的结构，其特征在于包括：

一衬底，用以作为集电极；

一自对准基极，设置于该衬底上；

一非本征基极接触区，设置于该自对准基极两侧的该衬底上

一发射极，设置于该自对准基极上；

一导体间隔壁，设置于该发射极上部的侧壁位置；

一第一介电层，设置于该发射极两侧的该基极上，并且该第一介电层延伸至部分该非本征基极接触区上；

一第二介电层，设置于该第一介电层上；以及

一第三介电层，设置于该导体间隔壁与该第二介电层之间的该发射极侧壁，并且该第三介电层的端部分别与该自对准基极的两端部对齐。

44.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该衬底的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟所组成的组中的一种。

45.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于还包括一介电层间隔壁，其中该介电层间隔壁设置于该导体间隔壁与该第三介电层的侧壁，且该介电层间隔壁的端部略对齐该第一介电层与该第二介电层的端部。

46.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于还包括一自对准金属硅化物，设置于该发射极与该非本征基极接触区上。

47.如权利要求46所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该自对准金属硅化物的材料包括选自硅化镍、硅化钴以及硅化钛所组成的组中的一种。

48.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该自对准基极的材料包括选自硅化锗、硅、砷化镓、磷化铟、铝砷化镓合金(Al_xGa_1-xAs，x≤1)、铟砷化镓合金(In_xGa_1-xAs，x≤1)所组成的组中的一种。

49.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该发射极的材料包括选自多晶硅、砷化镓以及磷化铟所组成的组中的一种。

50.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该导体间隔壁的材料包括选自多晶硅、砷化镓、磷化铟、硅化钨、钨、钛与氮化钛所组成的组中的一种。

51.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该第一介电层与该第二介电层具有高蚀刻选择比。

52.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该第二介电层与该第三介电层具有高蚀刻选择比。

53.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该第一介电层的材料包括选自未掺杂硅玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、富硅氧化物或氟化玻璃所组成的组中的一种。

54.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该第二介电层的材料包括选自氮化硅、氮氧化硅以及碳化硅所组成的组中的一种。

55.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该第三介电层的材料包括选自未掺杂硅玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、富硅氧化物或氟化玻璃所组成的组中的一种。

56.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该发射极还包括一掺杂工艺所提供的一预定电阻率。

57.如权利要求43所述的自对准双极型晶体管的结构，其特征在于该非本征基极接触区还包括一掺杂工艺所提供的一预定电阻率。

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