特表2019-530226IP Force 特許公報全文掲載

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2019-530226(P2019-530226A)
(43)【公表日】2019年10月17日
(54)【発明の名称】高性能スーパーβ(SBNPN)
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/331 20060101AFI20190920BHJP
   H01L 29/732 20060101ALI20190920BHJP
【FI】
   H01L29/72 P
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2019-513835(P2019-513835)
(86)(22)【出願日】2017年9月11日
(85)【翻訳文提出日】2019年5月7日
(86)【国際出願番号】US2017050984
(87)【国際公開番号】WO2018049339
(87)【国際公開日】20180315
(31)【優先権主張番号】15/261,024
(32)【優先日】2016年9月9日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】390020248
【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ合同会社
(71)【出願人】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
(74)【1名の代理人】
【識別番号】100098497
【弁理士】
【氏名又は名称】片寄 恭三
(72)【発明者】
【氏名】バーンハート ベンナ
(72)【発明者】
【氏名】ウルフギャング シュワルツ
(72)【発明者】
【氏名】ベルトールド ジョージ シュタウファー
【テーマコード(参考)】
5F003
【Fターム(参考)】
5F003BA92
5F003BA96
5F003BB90
5F003BC90
5F003BE90
5F003BH94
5F003BP21
5F003BP31
(57)【要約】
記載される例において、スーパーβ NPN(SBNPN)トランジスタをつくるための方法が、P型エピタキシャル層上にオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)層を堆積すること(1102)、TEOS層上に窒化物層を堆積すること(1102)、窒化物層及びTEOS層の一部を選択的にエッチングで除くことによりSBNPNトランジスタのエミッタ領域をパターニングすること(1104)、窒化物層及びTEOS層の側部に沿って、及びP型エピタキシャル層の頂部上に、窒化物層の頂部上の第2のTEOS層を堆積すること、(1110)、及び、SBNPNトランジスタのエミッタ領域を形成するために、N型イオンで第2のTEOS層を介してP型エピタキシャル層をインプラントすること(1114)を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スーパーβ NPN(SBNPN)トランジスタをつくるための方法であって、前記方法が、
P型エピタキシャル層上にオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)層を堆積すること、
前記TEOS層上に窒化物層を堆積すること、
前記窒化物層及び前記TEOS層の一部を選択的にエッチングにより除くことによって前記SBNPNトランジスタのエミッタ領域をパターニングすること、
前記窒化物層及び前記TEOS層の側部に沿って、及び前記P型エピタキシャル層の頂部上に、前記窒化物層の頂部上に第2のTEOS層を堆積すること、及び
前記SBNPNトランジスタの前記エミッタ領域を形成するため、前記第2のTEOS層を介して前記P型エピタキシャル層にN型イオンでインプラントすること、
を含む、方法。
【請求項2】
請求項1に記載の方法であって、前記第2のTEOS層を堆積することが、前記窒化物層及び前記TEOS層のアンダーカット領域を充填することを含む、方法。
【請求項3】
請求項1に記載の方法であって、前記第2のTEOS層を堆積することが、低温の低堆積レートプロセスを用いて前記第2のTEOS層を堆積することを含む、方法。
【請求項4】
請求項1に記載の方法であって、前記第2のTEOS層を堆積することが、前記インプラント工程のため均質スクリーン酸化物を堆積することを含む、方法。
【請求項5】
請求項1に記載の方法であって、更に、前記第2のTEOS層を堆積する前に、前記SBNPNトランジスタの前記エミッタ領域内の前記TEOS層を取り除くことを含む、方法。
【請求項6】
請求項1に記載の方法であって、更に、前記インプラント工程の前に、前記第2のTEOS層上にフォトレジストの層を堆積することを含む、方法。
【請求項7】
請求項1に記載の方法であって、前記P型エピタキシャル層を介してN型イオンで前記第2のTEOS層をインプラントすることが、ヒ素で前記P型エピタキシャル層をインプラントすることを含む、方法。
【請求項8】
スーパーβ NPN(SBNPN)トランジスタをつくるための方法であって、前記方法が、
P型エピタキシャル層上に、スクリーン酸化物層、第1のオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)層、窒化物層、及び第1のフォトレジスト層を堆積すること、
前記SBNPNトランジスタのエミッタ領域を露出させるために前記第1のフォトレジスト層をパターニングすること、
前記SBNPNトランジスタの前記エミッタ領域における、前記スクリーン酸化物層、前記第1のTEOS層、前記窒化物層をエッチングにより除くこと、
前記第1のフォトレジスト層を取り除くこと、
前記SBPNトランジスタの前記エミッタ領域における前記窒化物層の上及び前記P型エピタキシャル層の上に第2のTEOS層を堆積すること、
前記窒化物層上に第2のフォトレジスト層を堆積すること、
前記SBNPNトランジスタのエミッタインプラント領域を露出させるために、前記第2のフォトレジスト層をパターニングすること、及び
前記SBNPNトランジスタの前記エミッタ領域を形成するために、前記第2のTEOS層を介して前記P型エピタキシャル層をインプラントすること、
を含む、方法。
【請求項9】
請求項8に記載の方法であって、更に、前記第2のフォトレジスト層を取り除くことを含む、方法。
【請求項10】
請求項9に記載の方法であって、更に、前記SBNPNトランジスタの前記エミッタ領域における前記第2のTEOS層をエッチングにより除くことを含む、方法。
【請求項11】
請求項10に記載の方法であって、更に、エミッタポリシリコン層を堆積することを含む、方法。
【請求項12】
請求項8に記載の方法であって、前記第2のTEOS層を堆積することが、前記窒化物層及び前記第1のTEOS層のアンダーカット領域を充填することを含む、方法。
【請求項13】
請求項8に記載の方法であって、前記第2のTEOS層を堆積することが、低温の低堆積レートプロセスで前記第2のTEOS層を堆積することを含む、方法。
【請求項14】
請求項8に記載の方法であって、前記第2のTEOS層を堆積することが、前記インプラント工程のために均質スクリーン酸化物を堆積することを含む、方法。
【請求項15】
スーパーβ NPN(SBNPN)トランジスタであって、
ベース、
エミッタ、及び
コレクタ、
を含み、
前記エミッタが、P型エピタキシャル層の頂部上に窒化物層及び第1のオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)層を含み、
前記窒化物層及び前記第1のTEOS層上に第2のTEOS層が堆積され、
前記第2のTEOS層が、前記窒化物層及び前記第1のTEOS層のアンダーカット領域を充填し、及び
前記第2のTEOS層が、エミッタインプラント工程のための均質スクリーン酸化物を含む、
SBNPNトランジスタ。
【請求項16】
請求項15に記載のSBNPNトランジスタであって、前記P型エピタキシャル層がN型イオンでインプラントされる、SBNPNトランジスタ。
【請求項17】
請求項16に記載のSBNPNトランジスタであって、前記N型イオンがヒ素を含む、SBNPNトランジスタ。
【請求項18】
請求項15に記載のSBNPNトランジスタであって、前記第2のTEOS層が、低温の低堆積レートTEOS層を含む、SBNPNトランジスタ。
【請求項19】
請求項15に記載のSBNPNトランジスタであって、前記エミッタがポリシリコン層を含む、SBNPNトランジスタ。
【請求項20】
請求項15に記載のSBNPNトランジスタであって、前記エミッタがスクリーン酸化物層を含む、SBNPNトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
NPNトランジスタは、P型領域を囲む2つのN型領域を有する。N型領域の一つはコレクタであり、P型領域はベースであり、2つ目のN型領域はエミッタである。NPNトランジスタがどのように電圧バイアスされるかに応じて、NPNトランジスタは異なるモードのオペレーションを有し得る。エミッタベース接合が逆バイアスされ、コレクタベース接合が逆バイアスされるとき、NPNトランジスタは、カットオフモードで動作する。エミッタベース接合が順方向バイアスされ、コレクタベース接合が逆バイアスされるとき、NPNトランジスタはアクティブモードで動作し、エミッタベース接合が順方向バイアスされ、コレクタベース接合が順方向バイアスされるとき、NPNトランジスタは飽和モードで動作する。アクティブモードは、トランジスタが増幅器として用いられるべきであるときに用いられ、トランジスタがスイッチとして用いられるべきときカットオフモード及び飽和モードが用いられる。
【背景技術】
【0002】
NPNトランジスタの一つのパラメータは共通エミッタ電流利得であり、これは、大抵β又はHFEとして知られる。イナクティブモードのとき、共通エミッタ電流利得は、ベース電流に対するコレクタ電流の比である。例示のNPNトランジスタでは、共通エミッタ電流利得は、50〜200の範囲であり得る。例示のスーパーβ NPN(SBNPN)トランジスタでは、共通エミッタ電流利得は、1000又はそれ以上であり得る。
【発明の概要】
【0003】
記載される例は、SBNPNトランジスタをつくるための方法を含み、この方法は、P型エピタキシャル層上にオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)層を堆積すること、及びTEOS層上に窒化物層を堆積することを含む。窒化物層及びTEOS層の一部を選択的にエッチングで除くことにより、SBNPNトランジスタのエミッタ領域がパターニングされる。第2のTEOS層が、窒化物層の頂部上に、窒化物層及びTEOS層の側部に沿って、及びP型エピタキシャル層の頂部上に、堆積される。P型エピタキシャル層は、SBNPNトランジスタのエミッタ領域を形成するために、第2のTEOS層を介してN型イオンでインプラントされる。
【0004】
別の例が、P型エピタキシャル層上に、スクリーン酸化物層、第1のTEOS層、窒化物層、及び第1のフォトレジスト層を堆積することを含む、SBNPNトランジスタをつくるための方法を含む。第1のフォトレジスト層は、SBNPNトランジスタのエミッタ領域を露出させるようにパターニングされる。SBNPNトランジスタのエミッタ領域における、スクリーン酸化物層、第1のTEOS層、及び窒化物層がエッチングにより除かれる。第1のフォトレジスト層が取り除かれ、第2のTEOS層が、窒化物層の上に及びSBNPNトランジスタのエミッタ領域におけるP型エピタキシャル層の上に堆積される。第2のフォトレジスト層が窒化物層上に堆積され、第2のフォトレジスト層は、SBNPNトランジスタのエミッタインプラント領域を露出させるようにパターニングされる。P型エピタキシャル層は、SBNPNトランジスタのエミッタ領域を形成するために第2のTEOS層を介してインプラントされる。
【0005】
更に別の例が、ベース、エミッタ、及びコレクタを含む、SBNPNトランジスタを含む。エミッタは、P型エピタキシャル層の頂部上の窒化物層及び第1のTEOS層を含む。第2のTEOS層が、窒化物層及び第1のTEOS層上に堆積される。第2のTEOS層は、窒化物層及び第1のTEOS層のアンダーカット領域を充填し、第2のTEOS層は、エミッタインプラント工程のための均質スクリーン酸化物を含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】種々の例示の実施例に従ったSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【0007】
【図2】種々の例示の実施例に従ったSBNPNトランジスタの上から下への図を示す。
【0008】
【図3】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図4】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図5】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図6】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図7】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図8】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図9】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【図10】種々の例示の実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。
【0009】
【図11】種々の例示の実施例に従ったSBNPNトランジスタのエミッタ領域を製造する方法のプロセスフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本記載において、「結合する」という用語は、間接的又は直接的な有線又はワイヤレスの接続を意味する。そのため、第1のデバイスが第2のデバイスに結合する場合、その接続は、直接的接続を介するものであり得、又は、他のデバイス及び接続を介する間接的接続を介するものであり得る。
【0011】
SBNPNトランジスタを製造するとき、共通エミッタ電流利得はウェハ内で変動し得、ウェハ毎に変動し得、及びロット毎に変動し得る。理想的には、均一で予測可能な共通エミッタ電流利得を有するSBNPNトランジスタが生成され得るように、この変動は最小まで低減され得る。例示の実施例は、SBNPNトランジスタ、及びより均一で予測可能な共通エミッタ電流利得を有するSBNPNトランジスタを生成するSBNPNトランジスタ製造方法を含む。一例において、既存の酸化物層が取り除かれ、後続のエミッタイオンインプラント工程において少なくとも幾つかの従来のSBNPNトランジスタよりも良好な均一性を提供する新たな酸化物層が堆積される。後続のエミッタイオンインプラント工程におけるより良好な均一性は、ウェハ内、ウェハ毎、及びロット毎の共通エミッタ電流利得変動における低減され変動となる。
【0012】
図1は、説明される実施例に従ったSBNPNトランジスタ100の一実施例の断面図を示す。本明細書における例は、SBNPNトランジスタ及び関連する方法を含むが、こういった実施例は、いかなる特定のタイプのトランジスタにも限定されず、他のタイプのトランジスタにおいてなされ得る。図1におけるSBNPNトランジスタ100は、一つ又は複数のベース端子102、一つ又は複数のコレクタ端子104、及び一つ又は複数のエミッタ端子106を有する。一つ又は複数のベース端子102、一つ又は複数のコレクタ端子104、及び一つ又は複数のエミッタ端子106は、SBNPNトランジスタ100のための電気的信号のための接続として用いられ得る。SBNPNトランジスタ100は、埋め込み酸化物層108により支持される。埋め込み酸化物層108は、SBNPNトランジスタ100を電気的に隔離するために一つ又は複数の隔離トレンチ110と共に機能する。例えば、埋め込み酸化物層108は、SBNPNトランジスタ100を、近隣のSBNPNトランジスタから及びSBNPN100と同じウェハ上に形成され得る他のデバイスから電気的に隔離する。
【0013】
幾つかの実施例において、SBNPNトランジスタのベース部分は、ベース端子102及びP型エピタキシャル層111を含む。SBNPNトランジスタのコレクタ部分は、コレクタ端子104及び複数のN型領域を含み得る。コレクタ部分の複数のN型領域は、垂直N型チャネル112、水平N型チャネル114、及びN型エピタキシャル層118を含む。そのため、図1の例において、こういった複数のN型領域は、3つのN型領域を含むコレクタ部分の一部を形成する。SBNPNトランジスタのエミッタ部分は、エミッタ端子106、ポリシリコン構造120、及びN型エミッタ領域122を含む。
【0014】
図2は、図1のSBNPNトランジスタ100の上から下への図を示す。図2に示した例において、SBNPNトランジスタ100は、16個のベース端子102、7個のコレクタ端子104、及び一つの細長いエミッタ端子106を有する。しかしながら、実施例は、任意の特定の端子の数、端子の形状、又は端子のサイズに限定されない。また、実施例は、図2に示すものとは異なる数の端子、異なる形状の端子、及び異なるサイズの端子を有し得る。
【0015】
図3〜図10は、一実施例に従って製造されているSBNPNトランジスタの断面図を示す。具体的には、図3〜図10は、エミッタ領域(例えば、図1におけるポリシリコン構造120及びN型エミッタ領域122)を製造する方法の一実施例を示す。図3において、スクリーン酸化物層302、TEOS層304、及び窒化物層306が、P型エピタキシャル層308上に堆積される。一実施例において、スクリーン酸化物層302は約2〜5ナノメートル(nm)であり、TEOS層304は約10〜30nmであり、窒化物層は約50〜80nmである。しかしながら、実施例は任意の特定の厚みに限定されず、スクリーン酸化物層302、TEOS層304、及び窒化物層306は、異なる厚みを有し得る。
【0016】
図4において、フォトレジスト402の層が、窒化物層306の頂部に塗布され、フォトレジスト402の層は、SBNPNトランジスタのエミッタとなるエリアを形成するようにパターニングされる。例えば、窒化物層306の表面全体にフォトレジストが塗られる。その後、フォトレジストのエリア上に光を選択的に照らすためにフォトマスクが用いられ、不要なフォトレジストを取り除くために現像液が用いられる。フォトレジストの開口は、エミッタを形成するために材料をエッチングにより除くために用いられ得る。
【0017】
図5において、フォトレジスト層402により覆われていない窒化物層306及びTEOS層304の一部がエッチングにより除かれる。TEOS層304は、約3〜12nmのTEOS層304が残るように、エッチングにより除かれる。
【0018】
図6において、図4及び図5からフォトレジスト層402がまず取り除かれる。一実施例において、プラズマアッシング工程をまず実施し、その後、残ったフォトレジストを取り除くためにウェットエッチング(例えば、H2SO4及びH2O2ウェットエッチング)を実施することにより、フォトレジスト層402が取り除かれる。フォトレジスト層402が取り除かれた後、エミッタ領域における露出されたTEOS層304を取り除くために別のウェットエッチングが実施される。例えば、フッ化水素酸(HF)ウェットエッチングが実施され得る。しかしながら、実施例は、露出されたTEOS層304を取り除くための任意の特定のタイプのエッチングに限定されない。
【0019】
図7の例において、第2のTEOS層702が、窒化物層306の頂部の上に、窒化物層306、TEOS層304、及びスクリーン酸化物層302の側部に沿って、及び露出されたP型エピタキシャル層308の頂部の上に、堆積される。一実施例において、第2のTEOS層702は約2〜8nmであり、低温(例えば、640℃)の低堆積レートプロセスを用いて堆積され得る。第2のTEOS層702は、例示として2つの機能を実施する。第1に、第2のTEOS層702は、後続のエミッタインプラント工程のための均質スクリーン酸化物として機能する。第2に、第2のTEOS層702は、露出されたTEOS層304を取り除く上述のウェットエッチングに起因して生じる、窒化物層306、TEOS層304、及びスクリーン酸化物層302の任意のアンダーカットを充填するように働く。
【0020】
図8において、フォトレジスト802の第2の層が、第2のTEOS層702の頂部に塗布される。フォトレジスト802の層は、エミッタインプラント工程を受けるSBNPNトランジスタの一部を露出させるように、及びエミッタインプラント工程を受けることから阻止され得るSBNPNトランジスタの一部を保護するようにパターニングされる。
【0021】
図9において、エミッタインプラント工程が実施される。N型イオン902(例えば、ヒ素イオン)が、SBNPNトランジスタ上に投射される。第2のTEOS層702がP型エピタキシャル層308を覆うエリアを含む露出されたエリアが、インプラントを受ける。第2のTEOS層702はスクリーン酸化物層として機能し、N型イオン902に、P型エピタキシャル層308を通過させ、P型エピタキシャル層308を貫入させる。これは、エミッタとして機能するN型領域904を形成する。
【0022】
図10において、図8及び図9からフォトレジスト802の層が取り除かれる。一実施例において、フォトレジスト802の層は、プラズマアッシング工程を実施し、その後、残ったフォトレジストを取り除くためにウェットエッチング(例えば、H2SO4及びH2O2ウェットエッチング)を実施することにより取り除かれる。フォトレジスト802の層が取り除かれた後、エミッタ領域における露出されたTEOS層702を取り除くために別のウェットエッチングが実施され得る。実施例は、露出されたTEOS層304を取り除くための任意の特定のタイプのエッチングに限定されず、露出されたTEOS層304を取り除く任意のエッチングを含む。
【0023】
図11は、一実施例に従ったSBNPNトランジスタのエミッタ領域を製造する方法のプロセスフローチャートを示す。ブロック1102において、スクリーン酸化物層、TEOS層、及び窒化物層が、P型エピタキシャル層上に堆積される。ブロック1104において、フォトレジストの層が、窒化物層上に堆積され、エミッタ領域のためにパターニングされる。ブロック1106において、フォトレジストにより覆われていない窒化物層のエリアがエッチングにより除かれ、酸化物の薄膜(例えば、50〜105Å)がP型エピタキシャル層を覆って残される。ブロック1108において、フォトレジストの層が取り除かれ、酸化物の薄膜がエッチングにより除かれる。ブロック1110において、第2のTEOS層が堆積される。第2のTEOS層は、後続のエミッタインプラント工程のための均質スクリーン酸化物として機能し、第2のTEOS層は、窒化物層、第1のTEOS層、及びスクリーン酸化物層の任意のアンダーカットを充填するように働く。ブロック1112において、フォトレジストの第2の層が、第2のTEOS層上に堆積され、エミッタインプラントのためにパターニングされる。ブロック1114において、エミッタインプラントが、エミッタN型領域を形成するために実施される。ブロック1116において、フォトレジストの第2の層が取り除かれ、エミッタ領域における酸化物の薄膜がエッチングにより除かれる。ブロック1118において、ポリシリコン構造(例えば、図1におけるポリシリコン構造120)を形成するためにエミッタポリシリコンが堆積される。
【0024】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】

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