JP2006074040A - 外部応力層を持つバイポーラ・トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 バイポーラ・デバイスにおいて電荷キャリアの移動度を増加させる方法は、該デバイス内に圧縮歪みを生じさせて、該デバイスの内部ベースにおける正孔移動度を増加させるステップと、該デバイス内に引っ張り歪みを生じさせて、該デバイスの該内部ベースにおける電子移動度を増加させるステップと、を含む。圧縮歪みおよび引っ張り歪みは、デバイスの内部ベースの近傍に応力層を形成することによって生じさせる。応力層は、少なくとも一部が、デバイスのエミッタ構造体に隣接して、該デバイスのベース層内に埋め込まれる。応力層は、内部ベースと異なる格子定数を有する。
【選択図】 図4
Description
説明を簡単にするために、図のいくつかにおける特定の要素は、省略するか、または縮尺に合わせずに図示されるであろう。説明を簡単にするために、断面図は、「スライス」または「拡大」断面図の形式とし、「真の」断面図では見えるはずの特定の背景線を省略する場合がある。
多くの場合、同様の要素は、図面の中の各図において同様の番号で参照され、この場合には、典型的には、最後の2つの有効数字は同じであり、最上位の数字は図面の番号である。
ベース薄膜について、厚さ(図の垂直方向)は、10から50nm
コレクタ領域について、幅(図のSTI間の水平方向)は、100から200nm
スペーサについて、幅/厚さ(図の水平方向)は、10から50nm
応力層について、厚さ(図の垂直方向)は、10から50nm(後述されるように、応力層は一部分のみが埋め込まれるため、下層のベース薄膜と同じ厚さとするか、またはそれよりも厚くすることもできる)
エミッタ構造体について、全体の高さは、100から200nm
エミッタの幅は、100から200nm
応力層を導入したシミュレーション結果は、図18から図20に示される。
図18は、対象となるデバイス領域の半分の断面を示す。両軸は、距離をミクロンで示す。シミュレーション効率のために、デバイスの半分のみが示される。応力層は、ベース薄膜の上にある。横方向応力を表す等応力線が構造体内に示される。エミッタ層の垂直部分の下では、横方向応力は、ベース薄膜とエミッタ薄膜との間の界面近くに大きな応力を伴う圧縮性のものである。応力層の下では、ベース層には、同様に表面近くで大きさが最大になる張力がかかっている。
202 コレクタ領域
204 ベース薄膜
220 本発明に係るBJT
400 本発明に係るBJT
402 基板
404 エピタキシャル層
406a、406b、406c シャロー・トレンチ
408 シャロー・トレンチ分離酸化物
410、412 メサ
416 エッチング停止層
420、420´、421、421´ シリコン層
420´´ 外部ベース領域
422、422´ 酸化物層
424、424´ 窒化物層
426 エミッタ・マンドレル
428、428´ 酸化物層
430 エミッタ構造体
432 エミッタ開口
434 側壁スペーサ
436 ハード・マスク
438 窒化物側壁スペーサ
440a、440b、440c シリサイド層
450、451 応力層
450´ 外部ベース領域
452 酸化物誘電体
454b、454c、454d コンタクト
460 ポリシリコン層
Claims (20)
- コレクタ領域と、
前記コレクタ領域の上に配置されたベース層と、
前記ベース層の上に形成されたエミッタ構造体と、
前記エミッタ構造体に隣接して配置され、少なくとも一部が前記ベース層内に埋め込まれた応力層と、
を備えるバイポーラ・デバイス。 - 前記応力層が、前記ベース層に形成された内部ベースの近傍に配置された、請求項1に記載のバイポーラ・デバイス。
- npnバイポーラ・デバイスの場合には、前記応力層は前記内部ベースより大きい格子定数を有し、
pnpバイポーラ・デバイスの場合には、前記応力層は前記内部ベースより小さい格子定数を有する、
請求項2に記載のバイポーラ・デバイス。 - npnバイポーラ・デバイスの場合には、前記応力層が、前記内部ベース内に垂直方向の引っ張り歪みを生じさせて該内部ベースにおける電子移動度を増加させ、該内部ベース内に水平方向の圧縮歪みを生じさせて該内部ベースにおける正孔移動度を増加させ、
pnpバイポーラ・デバイスの場合には、前記応力層が、前記内部ベース内に垂直方向の圧縮歪みを生じさせて該内部ベースにおける正孔移動度を増加させ、該内部ベース内に水平方向の引っ張り歪みを生じさせて該内部ベースにおける電子移動度を増加させる、
請求項2に記載のバイポーラ・デバイス。 - 前記内部ベースはシリコンからなり、前記応力層は、シリコン・ゲルマニウムおよびシリコン・カーボンから構成される群から選択された材料からなる、請求項2に記載のバイポーラ・デバイス。
- 前記内部ベースはシリコン・ゲルマニウム(SiGe)からなり、前記応力層は、Ge含有量が異なるSiGe、シリコン、またはシリコン・カーボンから構成される群から選択された材料からなる、請求項2に記載のバイポーラ・デバイス。
- 内部に圧縮歪みを生じさせて、内部ベースにおける正孔移動度を増加させるための手段と、
内部に引っ張り歪みを生じさせて、前記内部ベースにおける電子移動度を増加させるための手段と、
を備えるバイポーラ・デバイス。 - 圧縮歪みおよび引っ張り歪みを生じさせるための前記手段は、前記内部ベースの近傍に配置された応力層である、請求項7に記載のバイポーラ・デバイス。
- 前記内部ベースはシリコンからなり、前記応力層は、npnバイポーラ・デバイスの場合にはシリコン・ゲルマニウムであり、pnpバイポーラ・デバイスの場合にはシリコン・カーボンである、請求項7に記載のバイポーラ・デバイス。
- 前記内部ベースはシリコン・ゲルマニウム(SiGe)からなり、前記応力層は、npnバイポーラ・デバイスの場合にはGe含有量が前記内部ベースのSiGeのそれより高いSiGeであり、pnpバイポーラ・デバイスの場合にはGe含有量がより低いSiGe、シリコン、およびシリコン・カーボンから構成される群から選択された材料である、請求項7に記載のバイポーラ・デバイス。
- バイポーラ・デバイスにおいて荷電キャリアの移動度を増加させる方法であって、
デバイス内に圧縮歪みを生じさせて、前記デバイスにおける正孔移動度を増加させるステップと、
前記デバイス内に引っ張り歪みを生じさせて、該デバイスにおける電子移動度を増加させるステップと、
を含む方法。 - 前記デバイスの内部ベースの近傍に応力層を形成することによって、前記圧縮歪みおよび引っ張り歪みを生じさせる、請求項11に記載の方法。
- 前記内部ベースはシリコンからなり、前記応力層は、シリコン・ゲルマニウムおよびシリコン・カーボンから構成される群から選択された材料からなる、請求項12に記載の方法。
- 前記内部ベースはシリコン・ゲルマニウム(SiGe)からなり、前記応力層は、Ge含有量が前記内部ベースのSiGeのそれより高いSiGeである、請求項12に記載の方法。
- 前記内部ベースはシリコン・ゲルマニウム(SiGe)からなり、前記応力層は、Ge含有量が前記内部ベースのSiGeのそれより低いSiGeである、請求項12に記載の方法。
- 少なくとも一部が前記デバイスのベース層内に埋め込まれる応力層を形成することによって、前記圧縮歪みおよび引っ張り歪みを生じさせる、請求項11に記載の方法。
- 前記応力層は前記内部ベースより大きい格子定数を有する、請求項11に記載の方法。
- 前記応力層は前記内部ベースより小さい格子定数を有する、請求項11に記載の方法。
- 前記バイポーラ・デバイスはnpnトランジスタであり、
水平方向の前記圧縮歪みが横方向の正孔移動度を増加させ、垂直方向の前記引っ張り歪みが垂直方向の電子移動度を増加させる、
請求項11に記載の方法。 - 前記バイポーラ・デバイスはpnpトランジスタであり、
垂直方向の前記圧縮歪みが垂直方向の正孔移動度を増加させ、水平方向の前記引っ張り歪みが横方向の電子移動度を増加させる、
請求項11に記載の方法。
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