DE102010001290B4 - Bipolartransistor mit Basis-Kollektor-Isolation ohne Dielektrikum und Verfahren zum Herstellen eines Solchen - Google Patents

Bipolartransistor mit Basis-Kollektor-Isolation ohne Dielektrikum und Verfahren zum Herstellen eines Solchen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors mit einer reduzierten Basis-Kollektor-Kapazität innerhalb eines Halbleiterkörpers (100), das aufweist: Herstellen eines Kollektorgebiets das ein aktives Kollektorgebiet (104; 408) umfasst und das einen ersten Leitfähigkeitstyp besitzt und wenigstens eines lateralen Isolationsgebiets (110; 410) um das aktive Kollektorgebiet (104; 408); Herstellen einer Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412) oberhalb des Kollektorgebiets; Herstellen wenigstens eines ersten Basisanschlussgebietes (114; 504) oberhalb der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412), wobei das wenigstens eine Basisanschlussgebiet (114; 504) einen zu dem Leitfähigkeitstyp des Kollektorgebiets (104; 408) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp besitzt; Selektives Ätzen der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412) um einen unterschnittenen Bereich unterhalb einer Kante des wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiets (114; 504) herzustellen; Herstellen wenigstens eines selektiven zweiten Basisanschlussgebiets (118; 702) in dem unterschnittenen Bereich, wobei das wenigstens eine selektive zweite Basisanschlussgebiet (118; 702) eine Dicke aufweist, die geringer ist als eine Höhe des unterschnittenen Bereichs; Selektives isotropes Ätzen der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412), um eine Kavität zwischen dem wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiet (114; 504) und dem Kollektorgebiet (104; 408) herzustellen, wobei das selektive isotrope Ätzen das Entfernen eines Teils des wenigstens einen lateralen Isolationsgebiets (110; 410) umfasst; Selektives Herstellen eines aktiven Basisgebiets (116; 1102) in der Kavität, das das wenigstens eine erste Basisanschlussgebiet (114; 504) und das Kollektorgebiet (104; 408) aneinander koppelt, wobei das selektive Herstellen des aktiven Basisgebiets (116; 1102) die Kavität in eine oder mehrere gasgefüllte Isolationskavitäten (112; 1104) unterteilt, die zwischen dem wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiet (114; 504) und dem Kollektorgebiet (104; 408) angeordnet sind; und Herstellen eines strukturierten Emittergebiets (122; 1302), das vom selben Leitfähigkeitstyp wie das Kollektorgebiet (104; 408) ist, oberhalb des aktiven Basisgebiets (116; 1102).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Halbleiterbauelementherstellung und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors für erhöhte Betriebsfrequenzen.
  • Bipolartransistoren umfassen allgemein zwei pn-Übergänge, die nahe beieinander liegend in einem Halbleiterkristall angeordnet sind. Bei verschiedenen Konfigurationen sind entweder zwei n-dotierte Gebiete durch ein p-dotiertes Gebiet voneinander getrennt (npn-Transistor), oder zwei p-dotierte Gebiete sind durch ein n-dotiertes Gebiet voneinander getrennt (pnp-Transistor). Diese drei unterschiedlich dotierten Gebiete werden als Emitter, Basis und Kollektor bezeichnet. Ein Bipolartransistor ist daher im Wesentlichen ein Bauelement mit drei Anschlüssen, das drei dotierte Gebiete mit abwechselnden Leitungstypen aufweist.
  • Bipolartransistoren besitzen gute Eigenschaften für Schaltanwendungen, wie z. B. eine hohe Stromverstärkung und eine extrem hohe Cutoff-Frequenz, sowie eine hohe Leistungsverstärkung und Leistungsdichte für Mikrowellenverstärkeranwendungen. Diese Eigenschaften machen Bipolartransistoren zu wichtigen Bauelementen in Logikschaltungen, Kommunikationssystemen und Mikrowellenschaltungen.
  • Wie bei anderen Arten von Halbleiterbauelementen besteht auch bei Bipolartransistoren die Forderung, diese für zunehmend steigende Betriebsfrequenzen und/oder Schaltgeschwindigkeiten einsetzen zu können. Seit Ihrer Erfindung im Jahr 1947 wurden viele Anläufe gemacht, diese Anforderungen zu erfüllen und die Leistungsfähigkeit solcher Transistoren hinsichtlich deren Geschwindigkeit, Leistung und Frequenzverhalten zu verbessern. Versuche konzentrierten sich darauf, die Bauelemente für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, wie z. B. Mikroschaltungen und Logikbauelemente, besser geeignet zu machen. Eine Möglichkeit, dieser Forderung nach einem Betrieb bei höheren Frequenzen gerecht zu werden, besteht darin, ein Bauelement mit einem niedrigeren Basiswiderstand und einer niedrigeren Basis-Kollektor-Sperrschichtkapazität zur Verfügung zu stellen.
  • Bei Bipolartransistoren ist die Basis-Kollektor-Kapazität ein entscheidender Transistorparameter, der wichtige Eigenschaften des Bipolartransistors, wie z. B. die maximale Schwingungsfrequenz, bestimmt. Der extrinsische Basiswiderstand entspricht dem Widerstand zwischen der Basis, oder dem tatsächlichen Basisgebiet, und einem externen Kontakt, der an die Basis über eine Anschlussleitung angeschlossen ist.
  • Entsprechend kann beispielsweise die obere Grenze der Anwendungsfrequenz eines Bipolartransistors (z. B. eines Heterojunction-Bipolartransistors) wie folgt angenähert werden:
    Figure DE102010001290B4_0002
    wobei fmax die maximale Ozillationsfrequenz fT die Übergangsfrequenz, RB den Basiswiderstand, und CBC die Basis-Kollektor-Kapazität bezeichnet. Die Übergangsfrequenz fT ist im Wesentlichen bestimmt durch das Dotierungsprofil in dem aktiven Transistorgebiet, während das Produkt von RB·CBC durch das Transistor-Layout (d. h. die geometrische Anordnung) beeinflusst werden kann.
  • Abhängig von der Transistorkonfiguration und den verwendeten Materialien (wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Karbonschichten, Metalloxide) kann die Basis-Kollektor-Kapazität verschiedene Strukturen und Wertebereiche besitzen. Der wichtigste Beitrag zu der Kapazität resultiert aus den verwendeten Dielektrika. Allgemein besitzt die gesamte Basis-Kollektor-Kapazität drei Anteile bzw. Komponenten. Genauer, die gesamte Basis-Kollektor-Kapazität des Bipolartransistors ist die Summe der Kapazitäten in dem aktiven Basis-Siliziumgebiet und der parasitären Kapazitäten, die zwischen den Basis-Anschlussgebieten und dem Kollektor aufgrund des dazwischenliegenden Dielektrikums vorhanden sind.
  • Die gesamte Basis-Kollektor-Kapazität kann ausgedrückt werden als: CBC,total = CBC,actice + CBC,dielectric,1 + CBC,dielectric,2
  • Die gesamte Basis-Kollektor-Kapazität (CCB,total) umfasst eine aktive Kapazitätskomponente (CBC,actic) aufgrund des Dotierungsprofils in dem aktiven Bauelement (zwischen dem Emitter und dem aktiven Kollektorgebiet), eine erste dielektrische Komponente (CBC,dielectric,1) aufgrund der Kapazität der Dielektrikumsschicht, die zwischen dem Basisanschlussgebiet und dem Kollektorgebiet vorhanden ist, und eine zweite dielektrische Komponente (CBC,dielectric,2), die ebenfalls aufgrund der Kapazität der zwischen dem Basisanschlussgebiet und dem Kollektorgebiet vorhandenen Dielektrikumsschicht bedingt ist.
  • Die US 7 071 500 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors. Bei diesem Verfahren werden ein erstes Kollektorgebiet, eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht hergestellt. Die erste Isolationsschicht grenzt in lateraler Richtung an das Kollektorgebiet an, während die zweite Isolationsschicht das Kollektorgebiet überdeckt. In der zweiten Isolationsschicht wird anschließend oberhalb des ersten Kollektorgebiets eine Öffnung hergestellt, in der ein zweites Kollektorgebiet hergestellt wird, das sich ausgehend von dem ersten Kollektorgebiet in lateraler Richtung aufweitet. Auf dem zweiten Kollektorgebiet werden anschließend ein Basisgebiet und ein Emittergebiet hergestellt.
  • Die US 2005/0212087 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors. Bei diesem Verfahren wird nach Herstellen eines Kollektorgebiets und eines Basisgebiets eine Aussparung hergestellt, die in lateraler Richtung an das Kollektorgebiet und an das Basisgebiet angrenzt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bipolartransistor zur Verfügung zu stellen, der für hohe Betriebsfrequenzen geeignet ist, und ein Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch Bipolartransistoren nach den Ansprüchen 12 und 17 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors dahingehend, dass dieser eine oder mehrere Isolationskavitäten (wie z. B. Luftspalte) besitzt, die die Basis-Kollektor-Kapazität des Bauelements reduzieren und die daher zu verbesserten Frequenzeigenschaften führen (z. B. zu einer höheren Betriebsfrequenz). Das Verfahren betrifft insbesondere die Herstellung eines Bipolartransistors mit einem Kollektorgebiet (das z. B. einen Kollektor oder ein Kollektoranschlussgebiet umfasst), das innerhalb eines Halbleiterkörpers angeordnet ist und das ein Basisgebiet (das z. B. eine Basis oder ein Basisanschlussgebiet umfasst), überlappt. Eine oder mehrere Isolationskavitäten (wie z. B. Luftspalte) sind zwischen der Basis oder dem Basisanschlussgebiet und dem Kollektor oder dem Kollektoranschlussgebiet gebildet, wobei die eine oder die mehreren Isolationskavitäten Kavitäten umfassen die mit einem Gas gefüllt sind, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante (wie z. B. Luft) besitzt.
  • Im Wesentlichen ist eine mehrschichtige Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht oberhalb eines aktiven Kollektorgebiets, das innerhalb eines Halbleiterkörpers angeordnet ist, abgeschieden. Eine oder mehrere Basisanschlussgebiete sind oberhalb der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht gebildet. Die mehrschichtige Dielektrikumsschicht wird dann selektiv geätzt, um die Herstellung von selektiven Basisverbindungen oberhalb der Basisanschlussgebiete zu ermöglichen. Diese selektiven Basisverbindungen besitzen eine Dicke, die geringer ist als die geätzte Dicke, woraus ein Freiraum unterhalb der selektiven Basisverbindungen resultiert. Nachfolgende selektive Ätzschritte entfernen zusätzlich die mehrschichtige Dielektrikumsschicht, die unterhalb der selektiven Basisverbindung frei liegt, wodurch eine Kavität jenseits der selektiven Basisanschlussgebiete und unterhalb der Basisanschlussgebiete geöffnet wird. Ein selektives Epitaxiewachstum wird dann durchgeführt, um ein aktives Basisgebiet in den Kavitäten herzustellen. Während des Epitaxiewachstums schließt sich der Freiraum unterhalb der selektiven Basisverbindungen, wodurch eine oder mehrere Isolationskavitäten unterhalb der einen oder der mehreren Basisanschlussgebiete erhalten bleiben (d. h. verhindern, dass die Kavitäten gefüllt werden). Sobald das aktive Basisgebiet gewachsen ist, kann ein Emitter oberhalb des aktiven Basisgebiets hergestellt werden. Das beschriebene Verfahren erlaubt daher die Herstellung von mit Luft gefüllten Isolationskavitäten unter Verwendung eines Verfahrens, das kompatibel ist mit derzeit genutzten Herstellungsprozess-Abfolgen.
  • Die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erläutern im Detail zur Veranschaulichung dienende Aspekte und Implementierungsmöglichkeiten der Erfindung. Diese stehen lediglich beispielhaft für einige wenige der vielen Möglichkeiten, wie die Grundprinzipien der Erfindung angewendet werden können.
  • 1 veranschaulicht eine Querschnittsdarstellung eines Bipolartransistors gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem Isolationskavitäten mit einem niedrig-permittiven Gas zwischen einer Basis oder einem Basisanschlussgebiet und einem Kollektor oder einem Kollektoranschlussgebiet angeordnet sind;
  • 2 veranschaulicht eine schematische Darstellung der Basis-Kollektor-Kapazitäten des in 1 dargestellten Bipolartransistors;
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das beispielhaft das Vorgehen bei der Herstellung eines Bipolartransistors mit reduzierter Kapazität veranschaulicht; und
  • 4–15 veranschaulichen Querschnittsdarstellungen eines Bipolartransistors während der Herstellung durch ein Verfahren gemäß 3.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, gleiche Elemente zu bezeichnen. Die dargestellten Strukturen und Bauelemente sind dabei nicht notwendigerweise maßstabsgerecht.
  • Mit zunehmend kleiner werdenden Abmessungen von Transistoren werden die flächenbezogenen Bauelementkapazitäten über Bauelement-Dielektrikumsschichten hinweg immer größer. Diese Erhöhung der Bauelementkapazität ist bedingt durch die vertikale Verringerung der Dicke der Dielektrikumsschicht, die allgemein einhergeht mit der lateralen Verkleinerung der Bauelementkomponenten, wobei die Kapazität umgekehrt proportional ist zu der Dicke des Dielektrikums (d. h. Kapazität 1/tDielectricum, wobei tDielectricum die Dicke des Dielektrikums bezeichnet). Mit zunehmender Verkleinerung dominieren diese Kapazitäten (d. h. parasitäre Kapazitäten) zunehmend die Bauelementeigenschaften und stellen auf diese Weise eine wesentliche Begrenzung des Bipolartransistors bezüglich Hochfrequenzeigenschaften und dessen zukünftiger Verbesserungen dar.
  • Die Gesamt-Basis-Kollektor-Kapazität eines Bipolartransistors ist insbesondere sehr wichtig bei der Ermittlung wichtiger Parameter, wie z. B. der maximalen Oszillationsfrequenz. Der wesentlichste Beitrag zu der Basis-Kollektor-Kapazität resultiert aus den Dielektrikumsschichten, die dazu verwendet werden, die Basis- und Kollektorgebiete eines Bauelements zu trennen (d. h. die Dielektrikumsschichten die zwischen den Basis- und Kollektoranschlussgebieten angeordnet sind). Dielektrikumsschichten, die heutzutage typischerweise verwendet werden, besitzen eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante. So besitzt beispielsweise Siliziumoxid eine Dielektrizitätskonstante von 3,9, Siliziumnitrid von 7,5, und Aluminiumoxid von 11. Diese hoch-permittiven Dielektrikumsschichten resultieren in einer vergleichsweise großen Basis-Kollektor-Kapazität, die zu begrenzten Hochfrequenzeigenschaften führt. Es besteht daher eine Notwendigkeit nach Bipolartransistoren, die eine verringerte Basis-Kollektor-Kapazität besitzen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft entsprechend einen Bipolartransistor mit einer oder mehreren Isolationskavitäten (wie z. B. Luftspalten), die die Basis-Kollektor-Kapazität des Bauelements reduzieren, und ein Verfahren zum Herstellen solcher Transistoren. Insbesondere umfasst der hierin beschriebene Bipolartransistor eine oder mehrere Isolationskavitäten (wie z. B. Luftspalte), die zwischen einem Basisgebiet (das z. B. ein aktives Basisgebiet und Basisanschlussgebiete aufweist) und einem Kollektorgebiet (das z. B. ein aktives Kollektorgebiet, eine vergrabene Schicht, und ein Kollektoranschlussgebiet aufweist) angeordnet sind. Die Isolationskavitäten umfassen ein Gas (d. h. ein gasförmiges Medium) mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante (wie z. B. Luft, Stickstoff, etc.). In den hierin beschriebenen Bipolartransistoren werden also dielektrische Materialien (wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid) die derzeit bei Bipolarbauelementen dazu verwendet werden, das Basisgebiet von dem Kollektorgebiet zu trennen, durch eine oder mehrere Isolationskavitäten ersetzt, die mit einem Gas, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt, gefüllt sind. Die niedrigpermittiven Isolationskavitäten reduzieren die Basis-Kollektor-Kapazität und ermöglichen dadurch verbesserte Frequenzeigenschaften (wie z. B. einen Betrieb bei einer höheren Maximalfrequenz).
  • 1 veranschaulicht beispielhaft einen Querschnitt durch einen Bipolartransistor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Bipolartransistor 100 umfasst ein Kollektorgebiet (C), ein Basisgebiet (B) und ein Emittergebiet (E). Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Bipolarbauelement als Silizium-Germanium-Heterojunction-Bipolartransistor ausgebildet, wobei der Kollektor in einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist und wobei die epitaktisch gewachsene Basisschicht eine Silizium-Germanium-Schicht umfasst.
  • Wie in 1 dargestellt ist, besitzt das Kollektorgebiet (C) einen ersten Leitfähigkeitstyp (z. B. n-Typ) und ist innerhalb eines Halbleiterkörpers 102 ausgebildet. Der Kollektor umfasst insbesondere ein aktives Kollektorgebiet 104, das an ein Kollektoranschlussgebiet 108 mittels einer niederohmigen dotierten vergrabenen Siliziumschicht 106 gekoppelt ist. Das aktive Kollektorgebiet 104 ist häufig durch ein monokristallines Halbleitersubstrat gebildet und kann beispielsweise aus mehreren Silizium-Epitaxieschichten bestehen. Die Komponenten des Kollektors sind üblicherweise mittels eines oder mehrerer lateraler Isolationsgebiete 110 (d. h. Feldoxidgebiete) isoliert. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Feldoxidgebiete 110 flache Grabenisolationen (Shallow Trench Isolation, STI), die mit einem Dielektrikum (wie z. B. Siliziumoxid) gefüllt sind, umfassen.
  • Das Basisgebiet (B) besitzt einen zweiten Leitfähigkeitstyp (wie z. B. p-Typ) und umfasst ein aktives Basisgebiet 116, eines oder mehrere hochdotierte selektive Basisanschlussgebiete 118, und eines oder mehrere Basisanschlussgebiete 114. Das eine oder die mehreren Basisanschlussgebiete 114 werden dazu verwendet, das aktive Basisgebiet 116 an Metall-Anschlussleitungen (nicht dargestellt) mittels eines Kontakts 128 anzuschließen. Die Basisanschlussgebiete 114 sind so ausgebildet dass sie eine Öffnung 130 (Emitterfenster) bilden, die das Emittergebiet des Transistors definieren. Während einer aufeinanderfolgender Prozessschritte werden das aktive Basisgebiet 116 und das Emittergebiet 122 in dem Emitterfenster 130 hergestellt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das aktive Basisgebiet 116 ein epitaktisch gewachsenes Siliziummaterial und wird mit einer Dotierungskonzentration im Bereich von 1E19 cm–3 hergestellt. Das eine oder die mehreren selektiven Basisanschlussgebiete 118 koppeln das aktive Basisgebiet 116 elektrisch an das eine oder die mehreren Basisanschlussgebiete 114. Das eine oder die mehreren selektiven Basisanschlussgebiete 118 umfassen beispielsweise ein hochdotiertes epitaktisch gewachsenes Material. Das eine oder die mehrere selektiven Basisanschlussgebiete 118 sind höher dotiert als das aktive Basisgebiet 116 und ermöglichen dadurch einen niederohmigen Kontakt zwischen den Basisanschlussgebieten 114 und dem aktiven Basisgebiet 116. bei einem Ausführungsbeispiel ist das eine oder sind die mehreren selektiven Basisanschlussgebiete 118 derart dotiert, dass sie eine Konzentration von mehr als 1E20 cm–3 besitzen, wodurch ein besonders niedriger Basisanschlusswiderstand vorhanden ist.
  • Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass das aktive Basisgebiet 116 derart hergestellt werden kann, dass es eine geringe Dicke besitzt (d. h. beispielsweise deutlich geringer als die Diffusionslänge von Elektronen), so dass Träger in viel kürzerer Zeit hindurchdiffundieren können als die Minoritätsladungsträgerlebensdauer des Halbleiters, um dadurch den Anteil der Ladungsträger zu minimieren, die rekombinieren bevor sie den Kollektor-Basis-Übergang erreichen.
  • Eine oder mehrere Isolationskavitäten 112 sind zwischen dem aktiven Kollektorgebiet 104 und den Basisanschlussgebieten 114 ausgebildet. Wie in 1 dargestellt ist, ermöglicht es die eine oder ermöglichen es die mehreren Isolationskavitäten 112, dass das aktive Basisgebiet 116 in dem Emitterfenster 130 hergestellt werden kann und eine elektrische Verbindung zwischen den Basisanschlussgebieten 114 (über die hochdotierten selektiven Basisanschlussgebiete 118) und dem aktiven Kollektorgebiet 104 bildet. Die eine oder die mehreren Isolationskavitäten 112 sind mit einem Gas gefüllt, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt, wodurch die Kapazität zwischen den Basisanschlussgebieten 114 und dem aktiven Kollektorgebiet 104 reduziert ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gas Luft mit einer Dielektrizitätskonstante von 1.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Reste einer mehrschichtigen Dielektrikumsschicht in der Querschnittsdarstellung des Bipolarbauelements sichtbar, wie in 1 dargestellt.
  • Wie nachfolgend noch erläutert wird, wird während der Bauelementherstellung eine mehrschichtige Dielektrikumsschicht zwischen dem Basisgebiet (wie z. B. Basisanschlussgebieten) und dem Kollektorgebiet hergestellt und selektiv geätzt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Rest der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht nach Herstellung des Bauelements noch im Querschnitt des Bipolartransistors sichtbar sein, um dadurch einen Nachweis für die Verwendung des nachfolgend erläuterten Verfahrens zu ermöglichen. Wie in 1 dargestellt ist, repräsentiert das Bezugszeichen 120 die mehrschichtige Dielektrikumsschicht, wobei die mehrschichtige Dielektrikumsschicht mehrere Dielektrikumsschichten umfassen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die mehrschichtige Dielektrikumsschicht 120 drei gestapelte Dielektrikumsschichten, wobei die obere und die untere Dielektrikumsschicht aus demselben Dielektrikumsmaterial (wie z. B. Siliziumoxid) hergestellt sind, und wobei die mittlere Dielektrikumsschicht aus einem anderen Dielektrikumsmaterial (wie z. B. Siliziumnitrid) hergestellt ist.
  • Um den Anschlusswiderstand zu reduzieren, können bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Kollektor-, Basis- und Emitteranschlussgebiete mit einer dünnen Silizidschicht 124 silizidiert werden. In der Dielektrikumsschicht werden Kontaktlöcher hergestellt, die dann mit einem Metall (wie z. B. Wolfram (W)) gefüllt werden, um Kontakte 128 herzustellen, die sich von den Anschlussgebieten (wie z. B. 108, 114, 122) bis zu dem hinteren Ende der Metallanschlussschichten der Leitung erstrecken.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung, die die Komponenten der Basis-Kollektor-Kapazität des in 1 dargestellten Bipolartransistors veranschaulicht. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Gesamt-Basis-Kollektor-Kapazität eine aktive Komponente (CBC,active) (die als Kondensator dargestellt ist) zwischen dem Emittergebiet 122 und dem aktiven Kollektorgebiet 104, eine erste dielektrische Komponente (CBC,dielectric,1) (dargestellt als Kondensator 202), die bedingt ist durch die Kapazität zwischen dem Basisanschlussgebiet 114 und dem Kollektorgebiet, und eine zweite dielektrische Komponente (CBC,dielectric,2) (dargestellt als Kondensator 206), die ebenfalls bedingt ist durch die Kapazität zwischen dem Basisanschlussgebiet 114 und dem Kollektorgebiet (d. h. dem Dielektrikum zwischen dem Basisanschlussgebiet 114 und der dotierten vergrabenen Siliziumschicht 106). Die Kapazität zwischen den Basisanschlussgebieten 114 und den aktiven Kollektorgebieten (dargestellt als Kondensatoren 202 und 206) wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement verringert, da das dielektrische Material, das bei einem herkömmlichen Bauelement vorhanden ist (und das beispielsweise eine Dielektrizitätskonstante von 7,5 besitzt) ersetzt wird durch eine Isolationskavität mit einem Gas, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante (wie z. B. eine Dielektrizitätskonstante von 1) besitzt. Die Gesamt-Basis-Kollektor-Kapazität des in 1 dargestellten Bauelements ist daher im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement reduziert, was zu verbesserten Hochfrequenzeigenschaften des Bauelements führt.
  • 3 veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors mit einer reduzierten Basis-Kollektor-Kapazität. Das Verfahren gemäß 3 ermöglicht insbesondere die Herstellung eines Bipolartransistors mit einer oder mit mehreren Isolationskavitäten, die zwischen einer Basis oder Basisanschlussgebieten und einem Kollektor oder Kollektoranschlussgebieten angeordnet sind, wobei die eine oder die mehreren Isolationskavitäten Kavitäten umfassen, die mit einem Gas gefüllt sind, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt (wie z. B. Luft). Das Verfahren basiert auf dem Herstellen einer mehrschichtigen Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht oberhalb eines aktiven Kollektorgebietes. Ein selektives Ätzen der jeweiligen Schichten der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht erlaubt die Herstellung einer Isolationskavität und ein nachfolgendes Epitaxiewachstum die Herstellung eines aktiven Basisgebiets innerhalb der Kavität, ohne die Kavitäten zwischen den Basis- und Kollektorgebieten zu zerstören.
  • Während das Verfahren 300 nachfolgend als Abfolge von Verfahrensschritten oder Ereignissen beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, dass die dargestellte Abfolge der Verfahrensschritte oder Ereignisse nicht einschränkend zu verstehen ist. So können beispielsweise Verfahrensschritte in unterschiedlichen Reihenfolgen erfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Verfahrensschritten oder Ereignissen die nachfolgend beschrieben werden. Außerdem sind nicht notwendigerweise alle Verfahrensschritten notwendig, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung zu realisieren. Außerdem kann eine oder können mehrere der nachfolgend erläuterten Verfahrensschritten als separate Vorgänge oder Phasen ausgeführt werden. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass eine oder mehrere der Isolationskavitäten auch durch Verfahren hergestellt werden können, die kompatibel sind zu derzeit verwendeten Technologien und die lediglich zu geringfügigen Abweichungen gegenüber derzeitigen Herstellungsprozessen resultieren.
  • Bei 302 werden der Kollektor und eines oder mehrere laterale Isolationsgebiete hergestellt. Wie in 4 dargestellt ist, wird der Kollektor in einem oder auf einem Halbleiterkörper 402 hergestellt und kann beispielsweise die niederohmige vergrabene Schicht 404, ein Kollektoranschlussgebiet 406, und ein aktives Kollektorgebiet 408 umfassen. Eines oder mehrere der lateralen Isolationsgebiete 410 (d. h. Feldoxidgebiete) begrenzen die Peripherie des aktiven Kollektorgebiets 408 und sind dazu ausgebildet, eine elektrische Isolation zwischen dem Kollektoranschlussgebiet 406 und dem aktiven Kollektorgebiet 408 zu bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel können das eine oder die mehreren lateralen Isolationsgebiete 410 flache Grabenisolationen (Shallow Trench Isolations, STI) umfassen, die durch Ätzen von Gräben in den Halbleiterkörper 402, das Auffüllen der Gräben mit einem Oxid, und das Planarisieren des Halbleiterkörpers 402, beispielsweise mittels eines chemisch-mechanischen Polierfahrens, umfassen.
  • Die vergrabene Schicht 404 ist innerhalb des Halbleiterkörpers 402 angeordnet. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die vergrabene Schicht durch eine anfängliche Implantation gefolgt von einer Eindiffusion hergestellt. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die vergrabene Schicht 404 durch eine Hochenergieimplantation hergestellt. Das Kollektoranschlussgebiet 406 kann in entsprechender Weise durch eine Implantation hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das aktive Kollektorgebiet 408 durch Epitaxiewachstum auf dem darunterliegenden Halbleiterkörper 402 gebildet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, bei dem die vergrabene Schicht 404 ausreichend tief innerhalb des Halbleiterkörpers 402 hergestellt wird, kann das aktive Kollektorgebiet 408 durch Implantation in den Halbleiterkörper 402 hergestellt werden.
  • Bei 304 wird eine Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht oberhalb des Kollektorgebiets abgeschieden. Die Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht wird oberhalb des aktiven Kollektorgebiets, des Kollektoranschlussgebiets, und dem einen oder den mehreren lateralen Isolationsgebieten abgeschieden und kann eine mehrschichtige Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht sein. Eine mehrschichtige Dielektrikumsschicht umfasst mehrere separate Dielektrikumsschichten, die jeweils so gewählt sind, dass sie selektiv zueinander isotrop geätzt werden können (d. h. eine Schicht kann selektiv geätzt werden, ohne eine benachbarte Schicht zu beschädigen).
  • Weiterhin wird bei einem Ausführungsbeispiel die Dielektrikumsschicht, die insbesondere eine mehrschichtige Dielektrikumsschicht sein kann, derart abgeschieden, dass sie eine Gesamtdicke besitzt, die der Dicke einer einzigen Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht in einem herkömmlichen Transistor entspricht, so dass aufgrund der geänderten Topographie des Wafers keine Anpassungen an bereits bestehende Verfahren vorgenommen werden müssen.
  • Die Verwendung einer mehrschichtigen Dielektrikumsschicht ist vorteilhaft bei der Herstellung eines Bipolartransistors der eine oder mehrere Isolationskavitäten besitzt, da die Möglichkeit isotrope Ätzverfahren zu verwenden das Herstellen des Transistors einfach macht. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass obwohl bei dem Verfahren 300 zur Herstellung eines Bipolartransistors und bei dem Verfahren gemäß den zugehörigen Figuren (4 bis 16) eine mehrschichtige Schicht verwendet wird, bei alternativen Ausführungsbeispielen auch ein Transistor (mit einer oder mehreren Isolationskavitäten) mit einer einschichtigen Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht hergestellt werden kann.
  • 4 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die mehrschichtige Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht 412 eine Stapelstruktur mit drei Dielektrikumsschichten (wie z. B. 414, 416, 418) umfasst. Wie in 4 dargestellt ist, wird eine erste Dielektrikumsschicht 414, die aus einem dielektrischen Material eines ersten Typs besteht, oberhalb des aktiven Kollektorgebiets 408, des Kollektoranschlussgebiets 406 und der einen oder den mehreren lateralen Isolationsgebieten 412 hergestellt. Eine zweite Dielektrikumsschicht 416, die aus einem Dielektrikumsmaterial eines zweiten Typs besteht, wird oberhalb der ersten Dielektrikumsschicht 414 hergestellt. Und eine dritte Dielektrikumsschicht 418, die aus einem dielektrischen Material des ersten Typs besteht, wird oberhalb der zweiten Dielektrikumsschicht 416 hergestellt. Wie in 4 dargestellt ist, umfasst die mehrschichtige Dielektrikumsschicht 412 daher drei Schichten, wobei zwei der Schichten aus einem dielektrischen Material desselben Typs bestehen.
  • Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel ist das dielektrische Material des ersten Typs (wie z. B. die Schichten 414 und 418) Siliziumoxid, und das dielektrische Material des zweiten Typs (wie z. B. die Schicht 416) ist Siliziumnitrid. Ein solches Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die Siliziumnitridschicht, die Kristallfehler in dem Silizium erzeugen kann, nicht in direktem Kontakt mit dem Silizium steht.
  • Bei 306 werden eine Basisanschlussschicht und eine oder mehrere darüber liegende Dielektrikumsschichten hergestellt und strukturiert. Die Basisanschlussschicht umfasst eine hochdotierte (monokristalline) Halbleiterschicht, beispielsweise aus Silizium, und wird oberhalb der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht hergestellt. Die hohe Dotierung kann durch Implantation hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Basisverbindungsschicht eine dotierte polykristalline Halbleiterschicht, beispielsweise aus Polysilizium. Oberhalb der Basisverbindungschicht werden eine oder mehrere Dielektrikumsschichten hergestellt. Die gestapelten Halbleiter- und Dielektrikumsschichten werden mittels eines hinlänglich bekannten Fotolithographie-Verfahrens strukturiert (wie z. B. unter Verwendung eines Fotolacks strukturiert, der belichtet wird, um eine Struktur zu erzeugen) um eine oder mehrere Basisanschlussgebiete zu bilden. Die Strukturierung erlaubt insbesondere die Herstellung einer Öffnung für die nachfolgende Herstellung eines aktiven Basisgebiets und eines Emittergebiets.
  • 5 veranschaulicht einen Querschnitt durch eine Anordnung mit einem strukturierten Basisanschlussgebiet 504 (d. h. einem oder mehreren Basisanschlussgebieten) und darüber liegenden Dielektrikumsschichten 506 und 508. Wie in 5 dargestellt ist, ist eine hochdotierte Basisanschlussschicht 504 oberhalb der mehrschichtigen Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht 412 abgeschieden. Ein dielektrisches Material 506 eines ersten Typs (wie z. B. Siliziumoxid) wird dann oberhalb des hochdotierten Basisanschlussgebiets 504 hergestellt, gefolgt von einem dielektrischen Material eines zweiten Typs 508 (wie z. B. Siliziumnitrid), das oberhalb des dielektrischen Materials 506 des ersten Typs hergestellt wird. Der Materialstapel 502 (der das hochdotierte Basisanschlussgebiet und die dielektrischen Materialien des ersten und zweiten Typs umfasst) werden selektiv strukturiert, um dadurch eine Öffnung 510 (Emitterfenster) für die nachfolgende Herstellung eines aktiven Basisgebiets und eines Emittergebiets zu bilden.
  • 6 veranschaulicht weitere Verfahrensschritte, bei denen eine zusätzliche Schicht des dielektrischen Materials 602 des zweiten Typs derart abgeschieden wird, dass sie über der Dielektrikumsschicht 508 liegt. Diese zusätzliche Schicht des dielektrischen Materials 602 wird strukturiert, um eine Schutzschicht zu erzeugen, die den Transistor (mit Ausnahme des noch nicht hergestellten Emittergebiets) vor nachfolgenden isotropen Ätzschritten schützt. Die Dielektrikumsschicht 602 kann auch als dielektrischer Basis-Emitter-Spacer dienen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können unterschiedliche Materialien für die Transistorschutzschicht und den Spacer verwendet werden.
  • Bei 308 werden eine oder mehrere selektive Basisanschlussgebiete hergestellt. Das Herstellen der selektiven Basisanschlussgebiete erfolgt durch Wegätzen der oberen Schicht der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht, um einen unterschnittenen Bereich unterhalb der Basisanschlussschicht herzustellen. Da die mehrschichtige Dielektrikumsschicht ein selektives Ätzen ermöglicht, kann die obere Schicht entfernt werden, ohne die darunterliegende Schicht zu beschädigen und um das aktive Kollektorgebiet freizulegen. Dann wird ein selektives Epitaxieverfahren durchgeführt, um ein oder mehrere Basisanschlussgebiete in dem unterschnittenen Bereich herzustellen, die an die Unterseite des einen oder der mehreren Basisanschlussgebiete angrenzen. Das eine oder die mehreren selektiven Basisanschlussgebiete werden derart hergestellt, dass sie eine Dicke besitzen, die geringer ist als die der oberen Schicht der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht. Dies führt zu einem Zwischenraum zwischen der einen oder den mehreren Basisanschlussgebieten und der darunterliegenden mehrschichtigen Dielektrikumsschicht.
  • Die Herstellung der einen oder der mehreren selektiven Basisanschlüsse wird verständlicher im Zusammenhang mit 7. 7 zeigt eine Querschnittsdarstellung, die Herstellung einer oder mehrerer selektiver Basisanschlussgebiete veranschaulicht. Die obere Schicht 418 der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht 412 wird selektiv geätzt, so dass ein kleiner Vorsprung des Basisanschlussgebiets 504 entsteht. Die selektiven Basisanschlussgebiete 702 werden dann unter dem freiliegenden Teil des Basisanschluss-Siliziums 504 und nicht auf der darunterliegenden mehrschichtigen Dielektrikumsschicht 412 (insbesondere der zweiten Dielektrikumsschicht 416) hergestellt. Das selektive Basisanschlussgebiet 702 wird daher mit einer Dicke hergestellt, die geringer ist als die der oberen Schicht 418 der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht. Dies verhindert eine Verbindung zwischen der mehrschichtigen Dielektrikumsschicht 412 (insbesondere der zweiten Dielektrikumsschicht 416) und dem selektiven Basisanschluss 702, wodurch ein nachfolgendes Ätzen unter das Basisanschlussgebiet 504 möglich wird (d. h. Ätzstoffe können in den Bereich unterhalb der Basisanschlussgebiete über den kleinen Zwischenraum unterhalb der selektiven Basisanschlussgebiete 702 vordringen). Die selektiven Basisanschlussgebiete 702 können beliebig dotiert sein. Bei einem Ausführungsbeispiel besitzen die aktiven Anschlussgebiete 702 eine Dotierungskonzentration von mehr als 1E20 cm–3, woraus ein besonders niedriger Basisanschlusswiderstand resultiert. Eine derart hohe Dotierungskonzentration führt zu einem Vorteil gegenüber herkömmlichen Basisgebieten, die mittels einer einfachen Abscheidung mit einer wesentlich niedrigeren Konzentration hergestellt werden (wie z. B. nicht mehr als einige 1E19 cm–3) als dies in Silizium möglich wäre.
  • Bei 310 wird das mehrschichtige Basis-Kollektor-Dielektrikum selektiv isotrop geätzt. Das selektive isotrope Ätzen führt zu einer oder mehreren Kavitäten, die unterhalb der Basisanschlussgebiete angeordnet sind. Ein Ätzmittel wirkt auf das Material unterhalb des Basisanschlussgebiets über die kleinen Freiräume unterhalb der selektiven Basisanschlussgebiete und ätzt eine Kavität über dieses Gebiet hinaus.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das selektive Ätzen des mehrschichtigen Basis-Kollektor-Dielektrikums mehrere Schritte, die in den 8 bis 10 dargestellt sind. Gemäß 8 wird die dritte Dielektrikumsschicht 418, die ein dielektrisches Material des ersten Typs umfasst, selektiv bezüglich der zweiten Dielektrikumsschicht 416, die ein dielektrisches Material des zweiten Typs umfasst, geätzt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Basisanschlussgebiet 504 nur teilweise durch diesen Ätzvorgang unterschnitten, wodurch bei nachfolgenden Ätzverfahren ein weiteres Unterschneiden auftreten kann. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das dielektrische Material des ersten Typs Siliziumoxid umfasst, kann das Ätzmittel Salzsäure (HCl) umfassen.
  • Gemäß 9 wird ein kurzer isotroper Ätzschritt durchgeführt, um einen Teil der zweiten Dielektrikumsschicht 416 zu entfernen und dadurch die erste Dielektrikumsschicht 414 freizulegen, dabei jedoch das aktive Kollektorgebiet 408 und das eine oder die mehreren lateralen Isolationsgebiete 410 bedeckt zu lassen. Zusätzlich wird der Spacer 602 in dem Emitterfenster nicht entfernt, sondern lediglich gedünnt. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das dielektrische Material des zweiten Typs Siliziumnitrid umfasst, kann das Ätzmittel Phosphorsäure umfassen.
  • Gemäß 10 wird schließlich ein isotropes Ätzen der ersten Dielektrikumsschicht 414 durchgeführt. Durch das selektive Ätzen wird das Basisanschlussgebiet 504 unterschnitten (wie z. B. komplett unterschnitten oder teilweise unterschnitten) und ein Teil der einen oder der mehreren lateralen Isolationsgebiete 410 (wie z. B. flache Grabenisolationsgebiete (STI)) wird entfernt. Durch dieses Ätzen entsteht eine einzelne große Kavität 1002, die sich unterhalb beider Basisanschlussgebiete 504 erstreckt und die in den Emitterfenstern offen ist. Die Ätzdauer kann variiert werden, um die Größe der Kavität 1002 einzustellen.
  • Bei 312 wird ein aktives Basisgebiet hergestellt. Das aktive Basisgebiet wird hergestellt durch ein selektives Epitaxieverfahren, das das aktive Basisgebiet in dem Emitterfenster herstellt und das die einzelne große Kavität in eine oder mehrere Isolationskavitäten unterteilt. Da die Höhe der Öffnung unterhalb des selektiven Basisanschlussgebiets geringer ist als die Höhe der einen oder der mehreren Kavitäten verschließt die Kavität die Öffnung zu der einen oder zu den mehreren Isolationskavitäten, wodurch die eine oder die mehreren Isolationskavitäten nach außen geschlossen werden.
  • 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung, die die Herstellung des aktiven Basisgebiets 1102 veranschaulicht. Die selektive Abscheidung erfolgt zunächst auf allen freiliegenden Oberflächen. In dem Gebiet unterhalb der selektiven Basisverbindung 702 wächst das aktive Basisgebiet 1102 von oben her. In dem Gebiet oberhalb des aktiven Kollektorgebiets 408 wächst das aktive Basisgebiet 1102 von unten her. Sobald sich die zwei Wachstumsfronten (d. h. die von den selektiven Basisverbindungen 702 und dem aktiven Kollektorgebiet 408) berühren, entstehen eine oder mehrere separate Isolationskavitäten 1104 unter jeweiligen Basisanschlussgebieten 504 und werden abgeschlossen, wodurch ein weiteres Wachstum in den jeweiligen Isolationskavitäten verhindert wird.
  • Bei 314 werden die Dielektrikumsschichten selektiv geätzt. Ein isotropes selektives Ätzen wird verwendet, um das dielektrische Material des zweiten Typs bezüglich des dielektrischen Materials des ersten Typs und des Halbleitermaterials, wie z. B. Silizium, zu ätzen.
  • Bezugnehmend auf 12 werden die Dielektrikumsschichten (z. B. 602) selektiv geätzt, um alle Dielektrikumsschichten bis auf die Dielektrikumsschicht 506 selektiv zu ätzen. Bei 316 wird ein geeignet strukturiertes Emittergebiet hergestellt. Das Emittergebiet wird derart hergestellt, dass es das Basisgebiet überlappt und ein Halbleitermaterial umfasst, das denselben Leitfähigkeitstyp wie das Kollektorgebiet besitzt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Emittergebiet oberhalb der Oberfläche des Substrats hergestellt und wird dann selektiv strukturiert, um ein Emittergebiet für das Bauelement herzustellen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Emitter-Basis-Spacer auf dem Basisgebiet hergestellt, bevor das Emittergebiet hergestellt wird.
  • 13 veranschaulicht anhand einer Querschnittsdarstellung die Herstellung eines Emitters 1302. Der Emitter wird in dem Emitterfenster hergestellt und wird von den Basisanschlussgebieten 504 mittels einer ausgedehnten Dielektrikumsschicht 506 getrennt.
  • Die Anschlussgebiete werden bei 318 optional silizidiert. Das Silizidieren bildet ein Silizid mit einem niedrigen Widerstand (wie z. B. Titansilizid) an der Oberfläche der Anschlussgebiete, wodurch eine Verbindung mit geringem Widerstand entsteht. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Silizidieren durchgeführt werden durch Ätzen zunächst der Dielektrikumsschicht, die oberhalb der Anschlussgebiete angeordnet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Ätzen anisotrop mittels eines reaktiven Ionenätzens (Reactive Ion Etch, RIE), wodurch alle Dielektrikumsschichten gleichzeitig entfernt werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird ein Nassätzverfahren verwendet. Ein Metall wird dann auf der Oberfläche der Anschlusssiliziumgebiete (dem Kollektor-, Basis- und Emitteranschlusssiliziumgebiet) abgeschieden (z. B. gesputtert). Ein Hochtemperaturschritt wird dann durchgeführt, was zu einer Reaktion zwischen der Metallschicht und dem darunterliegenden Silizium führt, so dass das ein niederohmiges Silzid entsteht. Das übrige Metall, das nicht reagiert hat, wird entfernt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 14 wird ein Silizid 1402 oberhalb der oberen Oberfläche der Anschlussgebiete hergestellt. Insbesondere wird ein Silizid 1402 (wie z. B. Titansilizid) auf dem Kollektoranschlussgebiet 406, den Basisanschlussgebieten 504 und dem Emitter 1302 hergestellt.
  • Ein Zwischenschichtdielektrikum wird hergestellt, und Kontakte werden innerhalb des Zwischenschichtdielektrikums bei 320 hergestellt. Die Materialschicht des Zwischenschichtdielektrikums (Inter Level Dielectric, ILD) (wie z. B. Siliziumoxid, fluorhaltiges Siliziumoxid, Polymere, einschließlich Polyimide, Keramiken, Kohlenstoff, oder andere dielektrische Materialien) werden oberhalb des Halbleiterkörpers abgeschieden. Löcher (d. h. Kontaktlöcher) werden unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, wie z. B. unter Verwendung eines belichteten Fotolacks, strukturiert, um eine Struktur zu erzeugen. Nach der Entwicklung dient der Fotolack als Maske über welche das strukturierte ILD-Material durch einen subtraktiven Ätzprozess (wie z. B. ein Plasmaätzen oder ein reaktives Ionenätzen) entfernt wird, um die Kontaktlöcher herzustellen. Die Kontaktlöcher werden dann mittels eines einzigen Metall-Abscheideschritts aufgefüllt, um eine Kontaktebene herzustellen. Metall kann beispielsweise unter Herstellung eines Füllverfahrens, wie z. B. Elektroplatinieren, elektrofreies Platinieren, chemische Dampfabscheidung (CVD), physikalische Dampfabscheidung, oder eine Kombination dieser Verfahren hergestellt werden. Dieses Verfahren kann außerdem ein Planarisieren des Metalls unter Entfernung überschüssigen Materials mittels eines Verfahrens, wie z. B. chemisch-mechanisches Polieren, umfassen.
  • 15 veranschaulicht einen Querschnitt durch ein Bipolarbauelement, das durch das Verfahren gemäß 3 hergestellt ist. 15 veranschaulicht insbesondere eine Zwischenschichtdielektrikumsschicht 1502, die oberhalb des Halbleiterkörpers 402 hergestellt ist. Kontakte 1504 werden innerhalb der Zwischenschichtdielektrikumsschicht 1502 hergestellt und verbinden jedes der Anschlussgebiete (d. h. das Kollektoranschlussgebiet 406, die Basisanschlussgebiete 504, und den Emitter 1302) mit darüber liegenden Metall-Anschlussschichten (nicht dargestellt).

Claims (18)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors mit einer reduzierten Basis-Kollektor-Kapazität innerhalb eines Halbleiterkörpers (100), das aufweist: Herstellen eines Kollektorgebiets das ein aktives Kollektorgebiet (104; 408) umfasst und das einen ersten Leitfähigkeitstyp besitzt und wenigstens eines lateralen Isolationsgebiets (110; 410) um das aktive Kollektorgebiet (104; 408); Herstellen einer Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412) oberhalb des Kollektorgebiets; Herstellen wenigstens eines ersten Basisanschlussgebietes (114; 504) oberhalb der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412), wobei das wenigstens eine Basisanschlussgebiet (114; 504) einen zu dem Leitfähigkeitstyp des Kollektorgebiets (104; 408) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp besitzt; Selektives Ätzen der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412) um einen unterschnittenen Bereich unterhalb einer Kante des wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiets (114; 504) herzustellen; Herstellen wenigstens eines selektiven zweiten Basisanschlussgebiets (118; 702) in dem unterschnittenen Bereich, wobei das wenigstens eine selektive zweite Basisanschlussgebiet (118; 702) eine Dicke aufweist, die geringer ist als eine Höhe des unterschnittenen Bereichs; Selektives isotropes Ätzen der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412), um eine Kavität zwischen dem wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiet (114; 504) und dem Kollektorgebiet (104; 408) herzustellen, wobei das selektive isotrope Ätzen das Entfernen eines Teils des wenigstens einen lateralen Isolationsgebiets (110; 410) umfasst; Selektives Herstellen eines aktiven Basisgebiets (116; 1102) in der Kavität, das das wenigstens eine erste Basisanschlussgebiet (114; 504) und das Kollektorgebiet (104; 408) aneinander koppelt, wobei das selektive Herstellen des aktiven Basisgebiets (116; 1102) die Kavität in eine oder mehrere gasgefüllte Isolationskavitäten (112; 1104) unterteilt, die zwischen dem wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiet (114; 504) und dem Kollektorgebiet (104; 408) angeordnet sind; und Herstellen eines strukturierten Emittergebiets (122; 1302), das vom selben Leitfähigkeitstyp wie das Kollektorgebiet (104; 408) ist, oberhalb des aktiven Basisgebiets (116; 1102).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das aktive Kollektorgebiet (104; 408) epitaktisch auf den Halbleiterkörper (100) aufgewachsen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Herstellen des wenigstens einen ersten Basisanschlussgebiets aufweist: Abscheiden einer Polysiliziumschicht (504); Abscheiden eines ersten Typs eines dielektrischen Materials (506) oberhalb der Polysiliziumschicht; Abscheiden eines zweiten Typs eines dielektrischen Materials (602) oberhalb des dielektrischen Materials (506) des ersten Typs; und Selektives Strukturieren der Polysiliziumschicht (504), des dielektrischen Materials des ersten Typs (506) und des dielektrischen Materials des zweiten Typs (602) um das wenigstens eine Basisanschlussgebiet herzustellen.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Herstellen des Kollektorgebiets außerdem aufweist: Herstellen eines Kollektoranschlussgebiets (108; 406), das in lateraler Richtung durch das wenigstens eine laterale Isolationsgebiet (110; 410) von dem aktiven Kollektorgebiet (104; 408) getrennt ist; und Implantieren einer niederohmigen vergrabenen Schicht (106; 404) in den Halbleiterkörper, wobei die niederohmige vergrabene Schicht (106; 404) dazu ausgebildet ist, das aktive Kollektorgebiet (104) an das Kollektoranschlussgebiet (108; 406) zu koppeln.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin aufweist: Abscheiden eines Metallfilms auf den Halbleiterkörper; und Durchführen eines Temperaturschritts und selektives Ätzen des Metallfilms, um niederohmige Silizidschichten (124; 1402) oberhalb des Kollektoranschlussgebiets (108; 406), des strukturierten Emittergebiets (122; 1302) und dem wenigstens einen Basisanschlussgebiet (114; 504) herzustellen.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120; 412) eine mehrschichtige Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Herstellen der mehrschichtigen Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (412) aufweist: Herstellen einer ersten Dielektrikumsschicht (414) eines ersten Dielektrikumstyps oberhalb des aktiven Kollektorgebiets (408); Herstellen einer zweiten Dielektrikumsschicht (416) eines zweiten Dielektrikumstyps oberhalb der ersten Dielektrikumsschicht (414); und Herstellen einer dritten Dielektrikumsschicht (418) des ersten Dielektrikumstyps oberhalb der zweiten Dielektrikumsschicht (416).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Material des ersten Dielektrikumstyps Siliziumoxid und das Material des zweiten Dielektrikumstyps Siliziumnitrid ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Herstellen des wenigstens einen selektiven zweiten Basisanschlussgebiets (702) aufweist: Selektives Ätzen der dritten Dielektrikumsschicht (418), um einen kleinen Vorsprung des wenigstens einen Basisanschlussgebiets (504) freizulegen; und Epitaktisches Wachsen des wenigstens einen selektiven Basisanschlussgebiets (702) auf dem wenigstens einen Basisanschlussgebiet (504) bis zu einer Dicke, die geringer ist als die Dicke der dritten Dielektrikumsschicht (418).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem das selektive isotrope Ätzen der mehrschichtigen Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (412) aufweist: Selektives Ätzen der ersten Dielektrikumsschicht (414), um das Basisanschlussgebiet (504) teilweise zu unterschneiden; Selektives Ätzen der zweiten Dielektrikumsschicht (416), um das Basisanschlussgebiet (504) weiter zu unterschneiden; und Selektives Ätzen der ersten Dielektrikumsschicht (412), um das Basisanschlussgebiet (504) weiter zu unterschneiden und einen Teil der jeweiligen lateralen Isolationsgebiete (410) zu entfernen.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Abscheiden einer Zwischenschichtdielektrikumsschicht (126; 1502) oberhalb des Halbleiterkörpers; Selektives Strukturieren und Ätzen der Zwischenschichtdielektrikumsschicht, um Kontaktlöcher herzustellen, die sich von der Oberseite der Zwischenschichtdielektrikumsschicht (126; 1502) zu dem Emitter (122; 1302), dem Kollektoranschlussgebiet (108; 406) und zu dem Basisanschlussgebiet (114; 504) erstreckt; und Abscheiden eines Metalls, um die Kontaktlöcher aufzufüllen.
  12. Bipolartransistor, der aufweist: ein Kollektorgebiet (104) eines ersten Leitfähigkeitstyps, das innerhalb eines Halbleiterkörpers angeordnet ist und an das in lateraler Richtung wenigstens ein laterales Isolationsgebiet (110) angrenzt; ein Emittergebiet (122) des ersten Leitfähigkeitstyps; ein Basisgebiet (114, 116) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das zwischen dem Kollektorgebiet (104) und dem Emittergebiet (122) angeordnet ist; eine Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120), die oberhalb des lateralen Isolationsgebiets angeordnet ist und wenigstens eine Isolationskavität (112) mit einem niedrigpermittiven Gas, die wenigstens teilweise zwischen dem Kollektorgebiet (104) und dem Basisgebiet (114, 116) angeordnet ist, die in der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120) angeordnet ist und die sich in das wenigstens eine laterale Isolationsgebiet (110) erstreckt und die eine Basis-Kollektor-Kapazität zwischen dem Basisgebiet (114, 116) und dem Kollektorgebiet (104) reduziert.
  13. Bipolartransistor nach Anspruch 12, bei dem das Basisgebiet ein aktives Basisgebiet (116) und ein Basisanschlussgebiet (114) aufweist, wobei das Basisanschlussgebiet (114) ein Emitterfenster definiert, in dem das Emittergebiet (122) wenigstens teilweise angeordnet ist.
  14. Bipolartransistor nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Kollektorgebiet ein aktives Kollektorgebiet (104) aufweist das elektrisch mittels einer vergrabenen Schicht (106) an ein Kollektoranschlussgebiet (108) gekoppelt ist.
  15. Bipolartransistor nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Basisgebiet wenigstens ein Basisanschlussgebiet (114) aufweist, die elektrisch an ein aktives Basisgebiet (116) mittels wenigstens eines selektiven Basisanschlussgebiets (118) gekoppelt ist, wobei das selektive Basisanschlussgebiet (118) eine höhere Dotierungskonzentration als das aktive Basisgebiet (116) aufweist.
  16. Bipolartransistor nach Anspruch 15, bei dem das Emittergebiet (122), das Kollektoranschlussgebiet (108) und das wenigstens eine Basisanschlussgebiet (114) eine niederohmige Silizidoberfläche (124) aufweisen.
  17. Bipolartransistor, der aufweist: ein aktives Kollektorgebiet (104), das elektrisch an ein Kollektoranschlussgebiet (108) mittels einer niederohmigen vergrabenen Schicht (106) gekoppelt ist; wenigstens ein laterales Isolationsgebiet (110), das in lateraler Richtung angrenzend an das aktive Kollektorgebiet (104) angeordnet ist; ein aktives Basisgebiet (116), das oberhalb des aktiven Kollektorgebiets (104) angeordnet ist; wenigstens ein Basisanschlussgebiet (114), das elektrisch an das aktive Basisgebiet (116) mittels wenigstens eines hochdotierten selektiver Basisanschlussgebiets (118) gekoppelt ist; ein Emittergebiet (122), das oberhalb des aktiven Basisgebiets (116) angeordnet ist und das von dem wenigstens einen Basisanschlussgebiet (114) mittels eines Dielektrikumsspacers getrennt ist; eine Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120), die oberhalb des lateralen Isolationsgebiets angeordnet ist; und wenigstens eine Isolationskavität (112) mit einem niedrigpermittiven Gas, das zwischen dem wenigstens einen Basisanschlussgebiet (114) und dem aktiven Kollektorgebiet (104) angeordnet ist, die in der Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120) angeordnet ist und die sich in das wenigstens eine laterale Isolationsgebiet (110) erstreckt.
  18. Bipolartransistor nach Anspruch 17, bei dem die Basis-Kollektor-Dielektrikumsschicht (120) eine mehrschichtige Dielektrikumsschicht ist.
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