DE102020126945A1 - Gate-gesteuerte laterale bipolar-/heterojunction-transistoren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft Halbleiterstrukturen und insbesondere Gate-gesteuerte Transistoren und Herstellungsverfahren. Die Struktur umfasst: einen Emitterbereich (16b); einen Kollektorbereich (16a); Basisbereiche (14a) auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs (16b) und des Kollektorbereichs (16a); und eine Gate-Struktur (18), die aus einem Körperbereich und Schenkelbereichen (18a) zusammengesetzt ist, wobei sich der Körperbereich zwischen den Basisbereichen (14a) auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs (16b) und des Kollektorbereichs (16a) befindet, und die Schenkelbereiche (18a) die Basisbereiche (14a) von sowohl dem Emitterbereich (16b) als auch dem Kollektorbereich (16a) isolieren.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Halbleiterstrukturen und insbesondere Gate-gesteuerte Transistoren und Herstellungsverfahren.
  • HINTERGRUND
  • Ein Bipolar-Transistor (bipolar junction transistor; BJT) ist ein Typ eines Transistors, der sowohl Elektronen als auch Löcher als Ladungsträger verwendet. Ein Heterojunction-Bipolar-Transistor (heterojunction bipolar transistor; HBT) ist eine Verbesserung des BJT, die Signale sehr hoher Frequenzen bis zu einigen hundert GHz handhaben kann. BJTs und HBTs können als Verstärker oder Schalter in integrierten Halbleitervorrichtungen verwendet werden, die ihnen eine Anwendbarkeit in vielen Typen von elektronischer Ausrüstung, wie etwa Mobilvorrichtungen, Audioverstärkern, industrieller Steuerung, Funksendern, etc., verleihen.
  • BJTs und HBTs weisen drei unterschiedlich dotierte Halbleiterbereiche auf: den Emitterbereich, den Basisbereich und den Kollektorbereich. Diese Bereiche sind jeweils vom p-Typ, n-Typ und p-Typ in einem PNP-Transistor, und vom n-Typ, p-Typ und n-Typ in einem NPN-Transitor. Für einen HBT werden unterschiedliche Halbleiterelemente für den Transistor verwendet. Beispielsweise kann der Emitter aus einem Material mit größer Bandlücke als die Basis zusammengesetzt sein.
  • Jedoch befindet sich in jeglicher Konfiguration die Basis zwischen dem Emitter und dem Kollektor. Die Basis ist leicht dotiertes Material, wohingegen der Kollektor und der Emitter beispielsweise hoch dotiert sind. Es ist bekannt, dass aufgrund der Nähe zwischen der Basis und dem Kollektor und Emitter ein Leckstrom zwischen der Basis zum Kollektor oder der Basis zum Emitter auf jeder Seitenbasis auftritt.
  • KURZER ABRISS
  • In einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Struktur: einen Emitterbereich; einen Kollektorbereich; Basisbereiche auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs und des Kollektorbereichs; und eine Gate-Struktur, die aus einem Körperbereich und Schenkelbereichen zusammengesetzt ist, wobei sich der Körperbereich zwischen den Basisbereichen auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs und des Kollektorbereichs befindet, und die Schenkelbereiche die Basisbereiche von sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich isolieren.
  • In einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Struktur: ein Halbleitermaterial, das einen Emitterbereich; einen Kollektorbereich; und wenigstens einen Basisbereich umfasst; und eine segmentierte Gate-Struktur umfassend Isolationsbereiche, die zwischen dem wenigstens einen Basisbereich und sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich positioniert sind.
  • In einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Struktur: einen Transistor, der auf einer Halbleiter-auf-Isolator(semiconductor on insulator; SOI)-Technologie gebildet und zusammengesetzt ist aus: einem Emitterbereich, einem Kollektorbereich, extrinsischen Basisbereichen auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs und des Kollektorbereichs; und einem aktiven Körperabschnitt einer Gate-Struktur, der aus Polysiliziummaterial zusammengesetzt ist und sich zwischen den extrinsischen Basisbereichen erstreckt; und Isolationsbereichen, die sich von dem aktiven Körperabschnitt der Gate-Struktur erstrecken, wobei die Isolationsbereiche dazu positioniert sind, die extrinsischen Basisbereiche sowohl von dem Emitterbereich als auch von dem Kollektorbereich zu isolieren.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird in der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die genannte Vielzahl von Zeichnungen anhand nicht beschränkender Beispiele exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
    • 1A zeigt eine Ansicht von oben von strukturierten Diffusionsbereichen, unter anderen Merkmalen, und jeweilige Fertigungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 1B zeigt eine Ansicht von oben eines Transistors auf den Strukturdiffusionsbereichen und jeweilige Fertigungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 zeigt eine Ansicht von oben eines Transistors und jeweilige Fertigungsprozesse gemäß zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 zeigt eine Ansicht von oben eines mehrfingrigen Transistors gemäß zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 zeigt eine Ansicht von oben eines Transistors gemäß zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 5 zeigt eine Ansicht von oben eines mehrfingrigen Transistors gemäß zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 6A und 6B zeigen Querschnittsansichten eines Transistors (d.h., eines lateralen Bipolar-Transistors) gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
    • 7A und 7B zeigen Querschnittsansichten eines Transistors (d.h., eines lateralen Heterojunction-Bipolar-Transistors) gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Halbleiterstrukturen und insbesondere Gate-gesteuerte Transistoren und Herstellungsverfahren. Bei Ausführungsformen sind die Gate-gesteuerten Transistoren Gate-gesteuerte laterale Bipolar-/Heterojunction-Transistoren. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung einen „H“-Körper-Gate-gesteuerten lateralen Bipolar-Transistor (lateral bipolar junction transistor; LBJT) mit Doppelbasen, der eine vollständig verarmte SOI(fully depleted SOI; FDSOI)-Technologie verwendet. Bei weiteren Ausführungsformen betrifft die vorliegende Offenbarung einen „H“-Körper-Gate-gesteuerten lateralen Heterojunction-Bipolar-Transistor (lateral heterojunction bipolar transistor; LHBT) mit Doppelbasen unter Verwendung einer Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-Technologie. Vorteilhafterweise reduzieren sowohl der LBJT als auch der LHBT, die hierin beschrieben sind, einen Leckstrom zwischen Übergängen (Basisbereich und Emitter/Kollektorbereiche), um, neben anderen Vorteilen, einen Energieverbrauch im Stand-By-Modus zu senken.
  • Die hierin beschriebenen LBJT und LHBT stellen eine exzellente bipolare Performance bei einer FDSOI-Technologie bzw. einer SOI-Technologie bereit. Beispielsweise stellen sowohl der LBJT auf einer FDSOI-Technologie als auch der LHBT auf einer SOI-Technologie eine verbesserte Leckageprävention (z.B. reduzieren eine Leckage) zwischen Basis zu Kollektor oder Basis zu Emitter bereit, indem sie ein Gate-Vorspannen zwischen Übergängen unter Verwendung eines einzigartigen segmentierten H-Körper-Gate-Designs steuern. Die LBJT-auf-FDSOI-Technologie und die LHBT-auf-SOI-Technologie verbessern ferner einen Basiswiderstand mit dem segmentierten H-Körper-Gate-Design. Die LBJT-auf-FDSOI-Technologie und die LHBT-auf-SOI-Technologie können auch ein zusätzliches Epitaxialwachstum auf dem Basisübergang umfassen, um einen Basiswiderstand zu verbessern. Außerdem profitieren bei weiteren Ausführungsformen sowohl die LBJT-auf-FDSOI-Technologie als auch die LHBT-auf-SOI-Technologie von niedrigeren parasitären Kapazitäten und zeigen exzellente bipolare Performances für β, gm, und Ic. Die LHBT-auf-SOI-Technologie verbessert ferner fT und fMax.
  • Sowohl der LBJT als auch der LHBT sind für Hochfrequenz-Elektronikschaltungen und ein System auf einem Chip (system on chip; SoC) anwendbar. Für Fachleute ist klar, dass ein SoC ein integrierter Schaltkreis (auch bekannt als ein „Chip“) ist, der alle Komponenten eines elektronischen Systems auf einem einzelnen Chip oder Substrat integriert. Da die Komponenten auf einem einzelnen Substrat integriert sind, verbrauchen SoCs viel weniger Energie und nehmen viel weniger Fläche ein als Multi-Chip-Designs mit äquivalenter Funktionalität. Aus diesem Grund werden SoCs zur dominanten Kraft auf Mobile-Computing-(wie etwa in Smartphones) und Edge-Computing-Märkten. SoC wird auch üblicherweise in eingebetteten Systemen und dem Internet of Things verwendet.
  • Die Transistoren (z.B. LBJT und LHBT) der vorliegenden Offenbarung können auf mehrere Arten unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Werkzeuge gefertigt werden. Im Allgemeinen werden jedoch die Methodologien und Werkzeuge zum Bilden von Strukturen mit Dimensionen im Micrometer- und Nanometermaßstab verwendet. Die Methodologien, d.h. Technologien, die eingesetzt werden, um die Transistoren der vorliegenden Offenbarung zu fertigen, wurden aus der Technologie eines integrierten Schaltkreises (integrated circuit; IC) übernommen. Beispielsweise werden die Strukturen auf Wafer gebaut und in Materialfilmen realisiert, die durch fotolithografische Prozesse auf die Oberseite eines Wafers strukturiert werden. Insbesondere verwendet die Fertigung der Transistoren drei grundlegende Bausteine: (i) Abscheidung von dünnen Materialfilmen auf einem Substrat, (ii) Aufbringen einer strukturierten Maske auf die Oberseite der Filme durch fotolithografische Bildgebung, und (iii) Ätzen des Films selektiv bezüglich der Maske.
  • 1A zeigt eine Ansicht von oben einer strukturierten Diffusion vor der Gate-(z.B. Transistor)-Bildung, wohingegen 1B eine Ansicht von oben eines auf den strukturierten Diffusionsbereichen gebildeten Transistors nach Gate-Bildung zeigt. Unter Bezugnahme auf sowohl 1A als auch 1B ist die Struktur 10 eine LBJT-auf-FDSOI-Technologie, die ein Halbleitermaterial 12 und eine Isolatorschicht 17 in der FDSOI-Technologie umfasst. Das Halbleitermaterial 12 kann irgendein geeignetes vollständig verarmtes Halbleitermaterial umfassend, aber ohne Beschränkung darauf, Si, SiGe, SiGeC, SiC, GaAs, InAs, InP, und andere III/V- oder II/VI-Verbindungshalbleiter, sein.
  • Die Isolatorschicht 17 ist zwischen der Halbleiterschicht 12 und einem Wafermaterial (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Isolatorschicht 17 umfasst irgendein geeignetes Material umfassend Siliziumoxid, Saphir, oder andere geeignete Isoliermaterialien, und/oder Kombinationen davon. Eine exemplarische Isolatorschicht 17 kann eine vergrabene Oxidschicht (buried oxide layer; BOX) sein. Die Isolatorschicht 17 wird auf dem Wafer durch irgendeinen geeigneten Prozess, z.B. Trennung durch Implantation von Sauerstoff (separation by implantation ofoxygen; SIMOX), Oxidation, Abscheidung und/oder andere geeignete Prozesse, gebildet.
  • Noch unter Bezugnahme auf die 1A und 1B umfasst das Halbleitermaterial 12 strukturierte Diffusionsbereiche 14, 16. Insbesondere umfassen die strukturierten Diffusionsbereiche P+-Bereiche 14 und einen N+-Bereich 16. Bei Ausführungsformen können die Diffusionen 14, 16 durch einen Ionenimplantationsprozess oder einen epitaktischen Dotierprozess (z.B. eSiGe mit erhabenem p+ oder n+) bereitgestellt werden, wie es den Fachleuten bekannt ist, so dass hierin keine weitere Erklärung für ein vollständiges Verstehen der Offenbarung erforderlich ist. Beispielsweise können die p+-Diffusionen 14 Bor sein und die n+-Diffusionen 16 können Arsen sein.
  • Bei Ausführungsformen ist eine extrinische Basis 14a des LBJT in den P+-Bereichen 14 vorgesehen (z.B. einen Doppelbasisbereich bildend), wohingegen ein Kollektorbereich 16a und ein Emitterbereich 16b in dem N+-Bereich 16 vorgesehen sind. Zwischen dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b ist eine intrinsische Basis 19 vorgesehen.
  • Zwischen den Diffusionsbereichen 14, 16 ist ein Raum oder eine Öffnung 15 vorgesehen, um den extrinsischen Basisbereich 14a von dem Kollektorbereich 16a und den extrinischen Basisbereich 14a von dem Emitterbereich 16b zu isolieren. Bei Ausführungformen kann die Öffnung 15 durch konventionelle Lithografie und Ätzverfahren gebildet werden, die den Fachleuten bekannt sind. Beispielsweise wird ein über dem Halbleitermaterial 12 gebildetes Resist einer Energie (Licht) ausgesetzt, um eine Struktur (Öffnung) zu erzeugen. Ein Ätzprozess mit einer selektiven Chemie, z.B. reaktives Ionenätzen (reactive ion etching; RIE), wird verwendet, um einen oder mehr Gräben (d.h. Öffnungen) 15 in dem Halbleitermaterial 12 durch die Öffnungen des Resists zu bilden. Die Bildung der Öffnungen 15 exponiert die darunterliegende Isolatorschicht 17. Das Resist kann durch einen konventionellen Sauerstoffveraschungsprozess oder andere bekannte Strippmittel entfernt werden.
  • Wie ferner in der 1B gezeigt, wird eine segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 über den Diffusionsbereichen 14, 16 und innerhalb (und/oder über) der Öffnung 15 vorgesehen. Das heißt, die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 wird auf dem N+-Diffusionsbereich 16, z.B. zwischen dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b (über dem intrinsischen Basisbereich 19), und sich innerhalb der Öffnung 15 zwischen den Diffusionsbereichen 14, 16 erstreckend vorgesehen. Es ist zu erkennen, dass die intrinsische Basis 19 sich zwischen dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b unter der Gate-Struktur 18 befindet.
  • Bei Ausführungsformen umfasst die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 segmentierte Schenkel (z.B. Isolationsbereiche) 18a und einen Hauptkörperabschnitt 18b (z.B. aktiven Gate-Bereich), von denen jeder aus einem Polymaterial zusammengesetzt ist, das nach Bedarf durch ein konventionelles Abscheidungsverfahren, z.B. einen epitaktischen Wachstumsprozess, abgeschieden wurde, gefolgt von einem konventionellen Strukturierungsprozess (d.h. Lithografie und Ätzen),. Bei Ausführungsformen erstreckt sich der Hauptkörperabschnitt 18b zwischen den Doppelbasisbereichen 14a entlang der Länge des Kollektorbereichs 16a und des Emitterbereichs 16b. Die Schenkel 18a der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18 sind andererseits innerhalb der und/oder über den Öffnungen 15 vorgesehen, wobei sie die unterschiedlichen Diffusionsbereiche 14, 16 effektiv isolieren oder trennen.
  • Wie es den gewöhnlichen Fachleuten klar ist, isolieren oder trennen die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 und insbesondere die Schenkel 18a effektiv die Diffusionen 14, 16, d.h. isolieren den Basisbereich 14a von dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b. Auch ist es bei dieser Konfiguration durch Steuern des Vorspannens der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18 nun möglich, den Leckstrom zwischen den Übergängen signifikant zu reduzieren, z.B. die Leckage zwischen dem Basisbereich 14a und dem Kollektorbereich 16a und zwischen dem Basisbereich 14a und dem Emitterbereich 16b zu reduzieren.
  • Wie ferner in der 1B gezeigt, sind eine Vielzahl von Kontakten 20 in dem Kollektorbereich 16a, Emitterbereich 16b, extrinsischen Basisbereich 14a und auf dem Körper der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18, d.h. umfassend die Schenkel 18a, gebildet. Die Kontakte 20 auf dem Körper der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18, d.h. den Schenkeln 18a, können verwendet werden, um eine Vorspannung für die Gate-Struktur 18 bereitzustellen. Die Kontakte 20 können irgendein geeignetes leitendes Material sein. Beispielsweise können die Kontakte 20 Wolfram oder Aluminium sein, das durch konventionelle Abscheidungsverfahren gebildet wurde, gefolgt von einem Planarisierungsprozess.
  • 2 ist repräsentativ für Fertigungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere zeigt die 2 einen Prozess zum Fertigen der Schenkel 18a der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18 und der Kontakte 20, neben anderen Merkmalen. Anhand eines nicht limitierenden Beispiels für den Fertigungsprozess zum Bilden der Schenkel 18a wird eine Maske über Abschnitten des epitaktischen Materials abgeschieden (z.B., um Abschnitte der bald zu bildenden segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18 zu schützen), gefolgt von einem Schneidprozess (z.B. unter Verwendung eines selektiven Ätzprozesses), um epitaktisches Material nahe dem Basisbereich 14a zu entfernen. Auf diese Weise werden die Schenkel 18a innerhalb (und/oder über) der/den Öffnungen 15 gebildet. Bei Ausführungsformen können die Schenkel 18a auf das Halbleitermaterial 12 des extrinischen Basisbereiches 14a überlappen. Demgemäß kann die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 über dem Basisbereich 14, dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b gebildet werden.
  • Wie zuvor bemerkt, sind die Schenkel 18a ein epitaktisches Material (z.B. Poly), das auf die geschnittenen Bereiche (z.B. Öffnungen 15) der Basisbereiche 14a aufgewachsen wurde. Insbesondere werden die Schenkel 18a über die Öffnungen 15 aufgewachsen, ausgehend von dem exponierten Halbleitermaterial 12 des Basisbereichs 14a, des Kollektorbereichs 16a und des Emitterbereichs 16b, was nach dem Schneidprozess in einem segmentierten Abschnitt (z.B. segmentierte Schenkel 18a der Gate-Struktur 18) resultiert. Bei Ausführungsformen wird die Gate-Struktur 18 über dem Übergang absichtlich herausgeschnitten, um Übergängen von extrinsischer Basis zu intrinsischer Basis zu verbessern. Bei optionalen Ausführungsformen wird, nachdem die Maske entfernt worden ist, zusätzliches epitaktisches Material 22 in dem extrinsischen Basisbereich 14a zwischen den Schenkeln 18a gebildet, um den Basiswiderstand zu verbessern.
  • Noch unter Bezugnahme auf die 2 werden die Vielzahl von Kontakten 20 in dem Kollektorbereich 16a, dem Emitterbereich 16b und dem extrinsischen Basisbereich 14a, einschließlich auf der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18, d.h. den Schenkeln 18a, gebildet. Um die Kontakte 20 zu bilden, kann ein Zwischenniveaudielektrikumsmaterial 24 über der Struktur unter Verwendung eines konventionellen chemischen Dampfabscheidungs (chemical vapor deposition; CVD)-Prozesses abgeschieden werden. Das Zwischenniveaudielektrikumsmaterial 24 kann, als ein Beispiel, ein Oxid-basiertes Material sein. In dem Zwischenniveaudielektrikumsmaterial 24 werden unter Verwendung konventioneller Lithografie- und Ätzprozesse eine Vielzahl von Gräben gebildet, die die darunterliegenden Diffusionsbereiche 14, 16 und das Polymaterial der Schenkel 18a der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18 exponieren. Innerhalb der Gräben wird ein leitendes Material abgeschieden, gefolgt von einem konventionellen chemisch-mechanischen Polier(chemical mechanical polishing; CMP)-Prozess, um jegliches überschüssiges Material auf dem Zwischenniveaudielektrikumsmaterial zu entfernen.
  • 3 zeigt einen mehrfingrigen LBJT 10a gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Wie in der 3 gezeigt, umfasst der LBJT 10a eine Vielzahl von segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18, jeweils mit Kontakten 20 auf ihren Schenkeln 18a. Wie in Bezug auf die 1A und 1B bemerkt, können die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 rückwärts vorgespannt sein, um den Leckstrom zwischen den Übergängen signifikant zu reduzieren, z.B. die Leckage zwischen dem Basisbereich 14a und dem Kollektorbereich 16a und zwischen dem Basisbereich 14a und dem Emitterbereich 16b zu reduzieren.
  • 4 zeigt eine Ansicht von oben eines Transistors gemäß zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform ist die Struktur 10b eine LHBT-auf-SOI-Technologie mit Doppelbasen 14a. Bei der LBHT 10b wird ein Halbleitermaterial 26 über der SOI-Technologie in dem Kollektorbereich 16a und teilweise über der intrinsischen Basis 19 abgeschieden, bevor die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 gebildet wird. Bei alternativen Ausführungsformen wird das Halbleitermaterial 26 über dem Emitterbereich 16b und teilweise über der intrinsischen Basis 19 abgeschieden, bevor die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 gebildet wird. Bei jeder Alternative kann sich das Halbleitermaterial 26 auch in den extrinsischen Basisbereich 14a (über die Öffnungen 15) erstrecken.
  • Zum Bilden des LBHTs 10b werden zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien 12, 26 im Kanalbereich der Gate-Struktur 18 vorgesehen. Beispielsweise ist, wie es für die Fachleute klar ist, für einen LBHT das Halbleitermaterial 26 teilweise unter der Gate-Struktur 18 und ist ein unterschiedliches Material von dem Halbleitermaterial 12, das verwendet wird, um den Kollektorbereich 16a, den Emitterbereich 16b und die Basisbereiche (d.h. sowohl den intrinsischen Basisbereich 19 (unter der Gate-Struktur) als auch den extrinsischen Basisbereich 14) zu bilden. Anhand einer nicht limitierenden Veranschaulichung kann das Halbleitermaterial 26, das teilweise im Kanal der Gate-Struktur 18 ist, SiGe sein, wohingegen das Halbleitermaterial 12 in verbleibenden Abschnitten des Kanals der Gate-Struktur Si sein kann (z.B. SOI-Technologie), obwohl hierin andere Halbleitermaterialien in Betracht gezogen werden. Das Halbleitermaterial 26 kann durch einen konventionellen epitaktischen Wachstumsprozess direkt auf dem Halbleitermaterial 12 abgeschieden werden.
  • Noch unter Bezugnahme auf die 4 können, nach der Bildung des Halbleitermaterials 26, die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 und Kontakte 20 auf die in Bezug auf die 1B und 2 gezeigte und beschriebene Weise gefertigt werden. Beispielsweise kann die segmentierte H-Körper-Gate-Struktur 18 über dem Halbleitermaterial 26 und Halbleitermaterial 12 auf eine hierin ähnlich beschriebene Weise gefertigt werden. Die Kontakte 20 können direkt über dem Halbleitermaterial 26, zusätzlich zu dem Halbleitermaterial 12 des Emitterbereichs 16, des Basisbereichs 14a und des Körpers der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18, gefertigt werden.
  • 5 zeigt einen mehrfingrigen LHBT 10c gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Wie in der 5 gezeigt, umfasst der LBHT eine Vielzahl von segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 mit Doppelbasen 14a, von denen alle Kontakte 20 aufweisen. Wie in Bezug auf die 4 bemerkt, wird das Halbleitermaterial 26 über dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b und teilweise über der intrinsischen Basis 19 von angrenzenden segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 abgeschieden. Das heißt, das Halbleitermaterial 26 kann sich zwischen angrenzenden Vorrichtungen erstrecken.
  • 6A und 6B zeigen Querschnittsansichten eines Transistors (d.h. lateralen Bipolar-Transistors) gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere ist 6A eine Querschnittsansicht des Transistors von 1B entlang einer Linie „y“, wohingegen 6B eine Querschnittsansicht des Transistors von 1B entlang einer Linie „x“ ist. Unter Bezugnahme auf sowohl die 6A als auch die 6B umfassen die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 Schenkel 18a, die über den Diffusionen 14a vorgesehen sind. Bei Ausführungsformen können die Diffusionen 14a angehobenes Halbleitermaterial, d.h. p+ eSiGe, sein. Der aktive Abschnitt 18b der segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 umfasst ein Gate-Dielektrikumsmaterial 30, das z.B. aus einem High-k-Dielektrikumsmaterial zusammengesetzt ist. Das High-k-Dielektrikumsmaterial kann z.B. HfO2 Al2O3, Ta2O3, TiO2, La2O3, SrTiO3, LaAlO3, ZrO2, Y2O3, Gd2O3, und Kombinationen umfassend Multischichten aus diesen, sein. Die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 können auch Seitenwand-Spacer 32, z.B. Nitrid, umfassen, die durch einen konventionellen Abscheidungsprozess (z.B. CVD), gefolgt von einem anisotropen Ätzprozess, gebildet wurden. Die Seitenwand-Spacer 32 isolieren die Gate-Struktur von den Source-und-Drain-Bereichen 28 (gezeigt in der 6B).
  • Auf den erhabenen Source-und-Drain-Bereichen 28 und segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 kann vor einer Kontaktbildung auch ein Silizid vorgesehen werden. Wie es den Fachleuten klar ist, beginnt der Silizidprozess mit einer Abscheidung einer dünnen Übergangsmetallschicht, z.B. Nickel, Kobalt oder Titan, über vollständig gebildeten und strukturierten Halbleitervorrichtungen (z.B. dotierten oder Ionen-implantierten Source-und-Drain-Bereichen und jeweiligen Vorrichtungen). Nach Abscheidung des Materials wird die Struktur erwärmt, was es dem Übergangsmetall erlaubt, mit exponiertem Silizium (oder einem anderen Halbleitermaterial, wie hierin beschrieben) in den aktiven Bereichen der Halbleitervorrichtung (z.B. Source, Drain, Gate-Kontakt-Bereich) zu reagieren, wobei ein Übergangsmetallsilizid mit niedrigem Widerstand gebildet wird. Folgend auf die Reaktion wird jegliches verbleibende Übergangsmetall durch chemisches Ätzen entfernt, was Silizidkontakte in den aktiven Bereichen der Vorrichtung zurücklässt.
  • Wie ferner in der 6B gezeigt, umfassen in jeder der hierin beschriebenen Ausführungsformen die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 erhabene Source-und-Drain-Bereiche 28 angrenzend an den aktiven Abschnitt 18b. Bei Ausführungsformen können die erhabenen Source-und-Drain-Bereiche 28 durch einen dotierten epitaktischen Prozess, wie er in der Technik bekannt ist, in dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b gefertigt werden.
  • 7A und 7B zeigen eine Querschnittsansicht eines Transistors (d.h. eines lateralen Heterojunction-Bipolar-Transistors) gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere ist die 7A eine Querschnittsansicht des Transistors von 4 entlang einer Linie „y“, wohingegen 7B eine Querschnittsansicht des Transistors von 4 entlang einer Linie „x“ ist. Unter Bezugnahme auf die 7A, werden zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien 12, 26 in dem Kanalbereich der segmentierten H-Körper-Gate-Struktur 18 vorgesehen. Das Halbleitermaterial 26 kann über der SOI-Technologie in dem Kollektorbereich 16a und teilweise über der intrinsischen Basis 19 abgeschieden werden, oder alternativ wird das Halbleitermaterial 26 über dem Emitterbereich 16b und teilweise über der intrinsischen Basis 19 abgeschieden. Bei jeder Alternative kann sich das Halbleitermaterial 26 auch in den extrinsischen Basisbereich 14a (über den Öffnungen 15) erstrecken.
  • Unter Bezugnahme auf sowohl die 7A als auch die 7B umfassen die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 Schenkel 18a, die über den Diffusionen 14a vorgesehen sind. Bei Ausführungsformen können die Diffusionen 14a ein erhabenes Halbleitermaterial, d.h. p+ eSiGe, sein. Der aktive Abschnitt 18b der segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 umfasst ein Gate-Dielektrikumsmaterial 30, das z.B. aus einem High-k-Dielektrikumsmaterial zusammengesetzt ist. Das High-k-Dielektrikumsmaterila, kann z.B. HfO2 Al2O3, Ta2O3, TiO2, La2O3, SrTiO3, LaAlO3, ZrO2, Y2O3, Gd2O3, und Kombinationen umfassend Multischichten aus diesen, sein. Die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 können auch Seitenwand-Spacer 32, z.B. Nitrid, umfassen, die durch einen konventionellen Abscheidungsprozess (z.B. CVD), gefolgt von einem anisotropen Ätzprozess, gebildet wurden. Die Seitenwand-Spacer 32 isolieren die Gate-Struktur von den Source-und-Drain-Bereichen 28 (gezeigt in 7B). Auf den erhabenen Source-und-Drain-Bereichen 28 und segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 kann vor einer Kontaktbildung auch ein Silizid vorgesehen werden.
  • Wie ferner in der 7B gezeigt, umfassen bei jeder der hierin beschriebenen Ausführungsformen die segmentierten H-Körper-Gate-Strukturen 18 erhabene Source-und-Drain-Bereiche 28 angrenzend an den aktiven Abschnitt 18b. Bei Ausführungsformen können die erhabenen Source-und-Drain-Bereiche 28 durch einen dotierten epitaktischen Prozess, wie er in der Technik bekannt ist, in dem Kollektorbereich 16a und dem Emitterbereich 16b gefertigt werden.
  • Das(Die) oben beschriebene(n) Verfahren wird(werden) bei der Fertigung von Chips mit integriertem Schaltkreis verwendet. Die resultierenden Chips mit integriertem Schaltkreis können durch den Fertiger in Roh-Wafer-Form (das heißt, als einzelner Wafer, der mehrere ungehäuste Chips aufweist), als nackter Chip (bare die), oder in einer gehäusten Form vertrieben werden. Im letzteren Fall ist der Chip in einer Einzelchipbaugruppe (wie etwa ein Kunststoffträger, mit Leitern, die an einem Motherboard oder einem anderen Träger eines höheren Levels befestigt werden) oder in einer Multichip-Baugruppe montiert (wie etwa einem keramischen Träger, der einen oder beide Oberflächenzwischenverbindungen oder vergrabene Zwischenverbindungen aufweist). In jedem Fall ist der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltelementen und/oder anderen Signalverarbeitungsvorrichtungen als Teil von entweder (a) einem Zwischenprodukt, wie einem Motherboard, oder (b) einem Endprodukt integriert. Das Endprodukt kann irgendein Produkt sein, das Chips mit integriertem Schaltkreis umfasst, und von Spielzeugen und anderen Low-End-Anwendungen bis zu fortgeschrittenen Computerprodukten reicht, die ein Display, ein Keyboard oder eine andere Eingabevorrichtung, und einen zentralen Prozessor aufweisen.
  • Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung präsentiert, sollen aber nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für die gewöhnlichen Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und der Idee der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Prinzipien der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber auf dem Markt erhältlichen Technologien am besten zu erklären, oder es anderen gewöhnlichen Fachleuten zu ermöglichen, die hierin offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.

Claims (20)

  1. Struktur, umfassend: einen Emitterbereich; einen Kollektorbereich; Basisbereiche auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs und des Kollektorbereichs; und eine Gate-Struktur, die aus einem Körperbereich und Schenkelbereichen zusammengesetzt ist, wobei sich der Körperbereich zwischen den Basisbereichen auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs und des Kollektorbereichs befindet, und die Schenkelbereiche die Basisbereiche von sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich isolieren.
  2. Struktur nach Anspruch 1, wobei der Körperbereich der Gate-Struktur ein aktiver Gate-Abschnitt über einem intrinsischen Basisbereich ist, der sich zwischen dem Emitterbereich und dem Kollektorbereich befindet.
  3. Struktur nach Anspruch 1, wobei die Schenkelbereiche strukturiert und dazu angeordnet sind, eine Leckage zu verhindern zwischen: einem ersten Basisbereich und dem Emitterbereich; dem ersten Basisbereich und dem Kollektorbereich; einem zweiten Basisbereich und dem Emitterbereich; und dem zweiten Basisbereich und dem Kollektorbereich.
  4. Struktur nach Anspruch 1, wobei die Schenkelbereiche strukturiert und dazu angeordnet sind, einen Basiswiderstand in den Basisbereichen zu reduzieren.
  5. Struktur nach Anspruch 1, wobei die Schenkelbereiche und der Körperbereich als eine segmentierte H-Körper-Gate-Struktur geformt sind.
  6. Struktur nach Anspruch 5, wobei der Körperbereich und die Schenkelbereiche aus Polysilizium zusammengesetzt sind.
  7. Struktur nach Anspruch 6, wobei die Schenkelbereiche über einer Öffnung in einem Substrat, angrenzend an sowohl den Emitterbereich als auch den Kollektorbereich, vorgesehen sind.
  8. Struktur nach Anspruch 1, ferner umfassend ein epitaktisches Material wenigstens teilweise unter dem Körperbereich der Gate-Struktur.
  9. Struktur nach Anspruch 8, wobei der Emitterbereich, der Kollektorbereich und die Basisbereiche auf einer Halbleiter-auf-Isolator (semiconductor on insulator; SOI)-Technologie gebildet sind.
  10. Struktur nach Anspruch 1, wobei die Basisbereiche extrinsische Basisbereiche sind, der Körperbereich der Gate-Struktur sich über einem intrinsischen Basisbereich zwischen dem Kollektorbereich und dem Emitterbereich befindet, und ferner umfassend ein Expitaxiematerial in dem extrinsischen Basisbereich zwischen den Schenkelbereichen.
  11. Struktur nach Anspruch 1, wobei die Gate-Struktur eine Vielzahl von H-förmigen Gate-Strukturen ist.
  12. Struktur nach Anspruch 1, wobei der Emitterbereich, der Kollektorbereich und die Basisbereiche auf einer vollständig verarmten Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-Technologie gebildet sind.
  13. Struktur, umfassend: ein Halbleitermaterial, das aus einem Emitterbereich, einem Kollektorbereich und wenigstens einem Basisbereich zusammengesetzt ist; und eine segmentierte Gate-Struktur umfassend Isolationsbereiche, die zwischen dem wenigstens einen Basisbereich und sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich positioniert sind.
  14. Struktur nach Anspruch 13, wobei die segmentierte Gate-Struktur einen aktiven Körperbereich über einem intrinsischen Basisbereich zwischen dem Emitterbereich und dem Kollektorbereich umfasst, und die Isolationsbereiche Schenkelabschnitte sind, die sich von dem aktiven Körperbereich erstrecken und die den wenigstens einen Basisbereich von sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich isolieren.
  15. Struktur nach Anspruch 14, wobei die Schenkelbereiche und der aktive Körperbereich eine segmentierte H-Form-Körper-Gate-Struktur sind.
  16. Struktur nach Anspruch 15, wobei der wenigstens eine Basisbereich ein erster extrinsischer Basisbereich und ein zweiter intrinsischer Basisbereich ist, der erste extrinsische Basisbereich von sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich durch erste und zweite Schenkelbereiche isoliert ist, und der zweite intrinsische Basisbereich von sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich durch zweite und dritte Schenkelbereiche isoliert ist.
  17. Struktur nach Anspruch 13, wobei die segmentierte Gate-Struktur aus Polysilizium über einem vollständig verarmten Substrat zusammengesetzt ist.
  18. Struktur nach Anspruch 13, wobei die segmentierte Gate-Struktur aus Polysilizium über einer Silizium-auf-Isolator(SOI)-Technologie zusammengesetzt ist.
  19. Struktur nach Anspruch 18, ferner umfassend ein epitaktisches Material wenigstens teilweise unter einem aktiven Körperbereich der segmentierten Gate-Struktur.
  20. Struktur umfassend: einen Transistor, der auf einer Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-Technologie gebildet und zusammengesetzt ist aus: einem Emitterbereich, einem Kollektorbereich, extrinsischen Basisbereichen auf gegenüberliegenden Seiten des Emitterbereichs und des Kollektorbereichs; und einem aktiven Körperbereich einer Gate-Struktur, der aus Polysiliziummaterial zusammengesetzt ist und sich zwischen den extrinsischen Basisbereichen erstreckt; und Isolationsbereichen, die sich von dem aktiven Körperabschnitt der Gate-Struktur erstrecken, wobei die Isolationsbereiche dazu positioniert sind, die extrinsischen Basisbereiche von sowohl dem Emitterbereich als auch dem Kollektorbereich zu isolieren.
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