バイポーラ・トランジスタの浅いベース領域を形成する方法
【課題】バイポーラ・トランジスタの、浅いベース接合形成する方法を提供する。
【解決手段】第１の型のドーパントでドープされた第１の材料層の上に第１の絶縁層２０５を形成し、第一の絶縁膜２０５の厚さを、目標ドーパント・プロファイルに基づいて修正し、ベース不純物を、第１の絶縁層２０５の修正された厚さ、および目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されるエネルギーで注入する。パッド酸化物２０５内での衝突により、注入されたドーパント種をランダム化し、ドーパント・プロファイルの勾配を増大させ、ベース領域２４０のチヤネル効果を低減することができる。
【解決手段】第１の型のドーパントでドープされた第１の材料層の上に第１の絶縁層２０５を形成し、第一の絶縁膜２０５の厚さを、目標ドーパント・プロファイルに基づいて修正し、ベース不純物を、第１の絶縁層２０５の修正された厚さ、および目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されるエネルギーで注入する。パッド酸化物２０５内での衝突により、注入されたドーパント種をランダム化し、ドーパント・プロファイルの勾配を増大させ、ベース領域２４０のチヤネル効果を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にバイポーラ・トランジスタに関し、さらに詳細には、バイポーラ・トランジスタの浅いベース領域の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラ・トランジスタは、ｎ型材料またはｐ型材料のいずれかで交互にドープされたエミッタ領域、ベース領域およびコレクタ領域を含む。例えば、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタは、ｎ型材料でドープされたエミッタ領域と、ｐ型材料でドープされたベース領域と、ｎ型材料でドープされたコレクタ領域とを含む。あるいは、ｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタは、ｐ型材料でドープされたエミッタ領域と、ｎ型材料でドープされたベース領域と、ｐ型材料でドープされたコレクタ領域とを含む。したがって、バイポーラ・トランジスタの構造および動作パラメータは、少なくとも部分的には、エミッタ領域、ベース領域および／またはコレクタ領域をドープするのに使用される特定のプロセスによって生じるドーパントのプロフィルによって決まる。
【０００３】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図１Ｄは、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する従来技術を示す概念図である。最初に、図１Ａに示すように、ＳＯＩ基板１００を本発明の出発材料として使用する。図１Ａに示すように、ＳＯＩ基板１００は、バルク基板１００ａ、埋込み絶縁層１００ｂ、および活性層１００ｃで構成されている。通常は、バルク基板１００ａはシリコンで構成され、埋込み絶縁層１００ｂは二酸化ケイ素で構成され（いわゆる「ＢＯＸ」層）、活性層１００ｃはシリコン（ドープされていてもドープされていなくてもよい）で構成される。このようなＳＯＩ構造は、様々な市販の既知の原料から容易に得ることができる。通常は、埋込み絶縁層１００ｂは、例えば約０．５〜２ミクロン程度など比較的厚く、活性層１００ｃは、最初には約２ミクロンの厚さを有することができる。
【０００４】
その後、図１Ａに示すように、活性層１００ｃの上方にドープされたシリコン層１０５を形成する。シリコン層１０５は、約２×１０１４から２．５×１０１５イオン／ｃｍ３のドーパント濃度に対応する約２〜１５Ω・ｃｍの抵抗を有するように、Ｎ型ドーパント材料、例えばリンやヒ素でドープされる。シリコン層１０５は、エピタキシャル反応器内で堆積させたエピタキシャル・シリコン層である。この状況では、エピタキシャル・シリコン層１０５は、層１０５を形成するためのプロセス中にエピタキシャル反応器内にドーパント材料を導入することによってドープすることができる。ただし、ドーパント材料は、シリコン層１０５を形成した後でイオン注入法を実行することによってシリコン層１０５に導入することもできる。シリコン層１０５内のドーパント原子の分布は、その深さ方向に一様でなくてもよいことに留意されたい。
【０００５】
これらの図面には活性層１００ｃとシリコン層１０５の間の界面が示してあるが、これは単に説明のためのものである。実際には、これら２つの層の間の境界を定めることが極めて困難である場合もある。それでも、説明のためにのみ、これらの層を明確に異なる層として示してある。シリコン層１０５は比較的厚い。１つの例示的な実施形態では、シリコン層１０５は、応用分野に応じて、約１〜３０ミクロンの範囲の厚さを有する。その後、例えば熱酸化を実行することにより、シリコン層１０５の上方に酸化物層１１０（二酸化ケイ素など）を形成する。処理のこの時点で、ドーパント注入プロセスを実行して（矢印１１５で示す）ドーパント種をシリコン層１０５に注入することにより、ｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタを形成することもできる。例えば、ドーパント注入プロセス１１５を使用して、ホウ素などのｐ型ドーパントをシリコン層１０５に注入して、ドープ領域１２０を形成することもできる。ただし、図１は、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタの形成を示す図であるので、このステップは実行しない。
【０００６】
次に図１Ｃを参照すると、熱酸化プロセスを使用して、二酸化ケイ素層１１０の選択した部分を成長させることができる。この図示の実施形態では、熱酸化プロセスを使用して、部分１２５（１）および１２５（２）を成長させ、マスク層（図示せず）を使用して、これらの部分の間の領域の成長を妨げている。熱酸化と、その後に行う部分１２５の成長では、ドープ領域１２０の一部分が消費される。
【０００７】
次に図１Ｄを参照すると、矢印１３５で示すように、シリコン層１０５の一部分にｐ型ドーパントを注入することによって、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタのベース領域１３０を形成することができる。ベース領域１３０のドーパント濃度は、通常は、約１０１６〜１０１８イオン／ｃｍ３である。ドーパントは、通常は、ホウ素（ｐ型ドーパント）の場合なら約５０ｋｅＶ超のエネルギーで注入され、あるいはｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタの場合において、リンなどのｎ型ドーパントの場合なら１００ｋｅＶ超のエネルギーで注入される。このように注入エネルギーが比較的高いことにより、通常は、注入の揺動（ｓｔｒａｇｇｌｅ）が高くなり、注入されたドーパント種が、シリコン層１０５の内部に深く延びる比較的浅いピークを有するようになる。例えば、ベース領域１３０の深さは、数千オングストロームをはるかに超えることもある。こうした高いエネルギーでドーパントを注入することで、ベース領域１３０でチャネル効果を生じることもある。例えば、ドーパント原子のうちの少数が、層１０５の内部に非常に深く浸透して、シリコン格子と衝突することもある。
【０００８】
ベース領域１３０のドーパント濃度のテールの傾きは、注入プロセス１３５に使用されるエネルギーを低下させることによって増大させることができる。しかし、より低いエネルギーでドーパント種を注入すると、表面問題が生じる。例えば、自然酸化による変化が注入プロフィルに影響を及ぼすこともある。したがって、こうした低エネルギー技術では、相当な表面準備および／またはその他の非標準的な注入技術が必要となり、それにより注入プロセスの複雑さおよびコストが劇的に増大する。ＢＦ２などの材料を使用すると、これらの問題を軽減するのに役立つこともある。ただし、ＢＦ２を使用すると、フッ素成分による汚染および／またはその他の問題が生じる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の問題の１つまたは複数の影響に対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、開示する本件主題のいくつかの態様の基本的な理解のために、開示する本件主題の簡略な概要について述べる。この概要は、開示する本件主題を網羅する概観ではない。また、開示する本件主題の主要または重要な要素を特定するものでも、開示する本件主題の範囲を定めるものでもない。この概要は、後述するより詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を簡略化した形で提示することのみを目的とするものである。
【００１１】
開示する本件主題の一実施形態では、バイポーラ・トランジスタを形成する方法が提供される。この方法は、第１の型のドーパントでドープされた第１の材料層の上に第１の絶縁層を形成することを含む。第１の層は、基板の上に形成される。さらに、この方法は、目標ドーパント・プロフィルに基づいて第１の絶縁層の厚さを修正すること、および第１の層に前記第１の型のドーパントを注入することを含む。ドーパントは、第１の絶縁層の修正された厚さおよび目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入される。
【００１２】
開示する本件主題の別の実施形態では、バイポーラ・トランジスタが提供される。このバイポーラ・トランジスタは、基板と、基板の上に形成された第１の材料層と、第１の酸化物層とを含む。第１の層は、第１の型のドーパントでドープされた第１の部分、および第１の型とは反対の第２の型のドーパントでドープされた第２の部分を含む。第２の部分は、目標ドーパント・プロフィルに基づいて第１の絶縁層の厚さを修正し、第１の層に第１の型のドーパントを注入することによってドープされる。ドーパントは、第１の絶縁層の厚さおよび目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入される。
【００１３】
開示する本件主題は、以下の説明を添付の図面と合わせて参照することによって理解することができる。添付の図面においては、同じ参照番号は同じ要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図１Ｂ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図１Ｃ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図１Ｄ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図２Ａ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図２Ｂ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図２Ｃ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図２Ｄ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図３Ａ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタのベースを形成する技術の第２の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図３Ｂ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタのベースを形成する技術の第２の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図４】開示する本件主題による、図２および図３に示す第１および第２の例示的な実施形態を用いて形成することができるようなドーパント・プロフィルの例示的な実施形態を示す概念図である。
【図５】開示する本件主題によって形成されたドーパント・プロフィルの例示的な実施形態を示す概念図である。
【図６】従来のドーパント・プロフィルと開示する本件主題によって形成されたドーパント・プロフィルの比較を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
開示する本件主題は様々な修正を加えることができ、様々な代替形態を取ることができるが、例示を目的としてその具体的な実施形態を図面に示し、本明細書で詳細に説明する。ただし、具体的な実施形態についての本明細書の説明は、開示する本件主題を開示する特定の形態に限定するものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲に定義される開示する本件主題の範囲内に収まる全ての修正形態、均等物および代替形態をカバーするものであることを理解されたい。
【００１６】
以下、開示する本件主題の例示的な実施形態について説明する。分かりやすいように、本明細書では、実際に実装される全ての特徴について説明するわけではない。言うまでもなく、これらの実際の実施形態のいずれの開発においても、システム関係およびビジネス関係の制約とのコンプライアンスなど、実施態様によって異なる開発者個々の目標を達成するために、実施態様に特有の多数の判断を下さなければならないことは理解されるであろう。さらに、こうした開発努力は複雑で時間がかかることもあるが、本開示の特典を有する当業者にとっては通常の仕事であることも理解されるであろう。
【００１７】
以下、開示する本件主題について、添付の図面を参照しながら説明する。様々な構造、システムおよび装置を概略的に図面に示すが、それは説明のみを目的とし、開示する本件主題が当業者には周知の細部によって曖昧にならないようにするためである。添付の図面は、開示する本件主題の実施例について記述し、説明するために含めたものである。本明細書で使用する語句および表現は、当業者の理解と一致する意味を有するものとして理解および解釈されるものとする。用語または表現の特殊な定義、すなわち当業者が理解する通常の慣例的な意味と異なる定義は、その用語または表現を本明細書において一貫して用い続けることによって暗示的に示すことはしない。用語または表現が特殊な意味を有する、すなわち当業者が理解する意味と異なる意味を有すると意図した場合には、そうした特殊な定義を定義として本明細書に明示的に記述し、その用語または表現の特殊な定義を直接的かつ明確に示す。
【００１８】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄは、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタ２００を形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。ただし、本開示の特典を有する当業者なら、本明細書に記載する技術がｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタにも同様に適用可能であることを理解するものとする。図２Ａは、製造プロセスの中間段階にあるバイポーラ・トランジスタ２００を示している。図２Ａに示す段階では、バイポーラ・トランジスタは、絶縁層２０５を含む。図示の実施形態では、絶縁層２０５は、パッド酸化物層２０５であるが、本明細書に記載のトランジスタは、その他のタイプの絶縁体を利用することもできる。図示の実施形態では、熱酸化プロセスを用いて、パッド酸化物層２０５の部分２０５（１）および２０５（３）を成長させてあり、マスキング・プロセスを使用して、これらの部分２０５（１）と２０５（３）の間の領域２０５（２）が成長するのを防止する。図示の実施形態では、領域２０５（１）および２０５（３）は、約０．２５〜１ミクロンの厚さまで成長させ、領域２０５（２）は約３００〜１４００オングストロームの厚さを有する。パッド酸化物層２０５を堆積させ、その後パッド酸化物層２０５の一部を選択して成長させる技術は当技術分野で既知であり、分かりやすいように、本明細書ではこれ以上説明しない。
【００１９】
パッド酸化物層２０５はシリコン層２１５の一部の上に形成されるが、本開示の特典を有する当業者なら、別法として層２１５はポリシリコンで構成することもできることを理解するものとする。１実施形態では、シリコン層２１５にＮ型ドーパント材料、例えばリンやヒ素などをドープして、約２×１０１５イオン／ｃｍ３のドーパント濃度に対応する約２．５Ω・ｃｍの抵抗を有するようにすることもできる。１つの具体的な実施形態では、シリコン層２１５は、エピタキシャル反応器内で堆積させたエピタキシャル・シリコン層である。この状況では、エピタキシャル・シリコン層２１５は、層２１５を形成するためのプロセス中にエピタキシャル反応器にドーパント材料を導入することによってドープすることができる。ただし、ドーパント材料は、シリコン層２１５を形成した後でイオン注入プロセスを実行することによってシリコン層２１５に導入することもできる。シリコン層２１５内のドーパント原子の分布は、その深さ方向に一様でなくてもよいことに留意されたい。バイポーラ・トランジスタ２００がｐ−ｎ−ｐ型バイポーラ・トランジスタである場合には、ドーパント注入プロセスを使用して、ホウ素などのｐ型ドーパントをシリコン層２１５に注入して、ｐウェルと呼ばれるドープ領域を形成することができる。ｐウェル中のドーパント濃度は、約１×１０１６イオン／ｃｍ３にすることができる。ただし、バイポーラ・トランジスタ２００の図示の実施形態はｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタであるので、この図示の実施形態では、このプロセスは実行されない。
【００２０】
シリコン層２１５は、シリコン基板やシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板などの基板上に形成される。図２に示す実施形態では、シリコン層２１５は、バルク基板２２０ａ、埋込み絶縁層２２０ｂおよび活性層２２０ｃで構成されるＳＯＩ基板２２０上に堆積される。バルク基板２２０ａはシリコンで構成され、埋込み絶縁層２２０ｂは二酸化ケイ素で構成され（いわゆる「ＢＯＸ」層）、活性層２２０ｃはシリコン（ドープされていてもドープされていなくてもよい）で構成される。このようなＳＯＩ構造は、様々な市販の既知の原料から容易に得ることができる。通常は、埋込み絶縁層２２０ｂは、例えば約０．５〜２ミクロン程度など比較的厚く、活性層２００ｃは、最初には約２ミクロンの厚さを有することができる。
【００２１】
次に図２Ｂを参照すると、シリコン層２１５の一部分にｐ型ドーパントを注入することによって、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタ２００のベース領域を形成することができる。ベース領域およびバイポーラ・トランジスタ２００の動作特性は、少なくとも部分的には、ベース領域に注入されたドーパント種のプロフィルによって決まる。例えば、ベース領域の特徴的な性質は、ドーパント・プロフィルの幅または勾配や、シリコン層２１５内のドーパント・プロフィルのピークの深さなどを特徴付けるドーパント・プロフィルの揺動によって決まる可能性がある。本開示の特典を有する当業者なら、「揺動（ｓｔｒａｇｇｌｅ）」という用語が、ドーパント・プロフィルの幅または勾配を示す統計尺度であることを理解するであろう。ドーパント・プロフィルが正規分布である場合には、揺動はドーパント・プロフィルの標準偏差に等しい。目標のドーパント・プロフィル（揺動、標準偏差、および／またはピーク深さなどのパラメータで表すことができる）は、ベース領域の所望の性質に基づいて選択することができる。シリコン層２１５内に形成される実際のドーパント・プロフィルは、ドーパント種を注入するのに使用されるエネルギー、およびドーパント種がシリコン層２１５に注入される際に通過するパッド酸化物層２０５の厚さを変化させることによって制御することができる。
【００２２】
この第１の例示的な実施形態では、パッド酸化物層２０５の厚さは、パッド酸化物層２０５の一部をエッチバックすることによって、元の厚さ（点線２２５で示す）からそれより小さな厚さ（実線２３０で示す）に修正される。このエッチング・プロセスは、領域２０５（２）内のパッド酸化物層の厚さが目標ドーパント・プロフィルに基づいて決定される値に達するように制御することができる。例えば、パッド酸化物層２０５は、領域２０５（２）の厚さが約４００Åになるようにエッチングすることができる。
【００２３】
図２Ｃは、矢印２３５で示すように、ベース領域２４０へのイオンの注入を示す図である。注入されるドーパント種のエネルギーは、目標ドーパント・プロフィルおよびパッド酸化物層２０５の厚さに基づいて選択される。図示の実施形態では、ドーパント種は、５〜３０ｋｅＶの範囲内の比較的低いエネルギーで注入される。例えば、領域２０５（２）の厚さが約４００Åである場合には、ドーパント種（ホウ素など）は、約２０ｋｅＶのエネルギーで注入することができる。その結果得られるベース領域２４０のドーパント濃度は、約２×１０１３イオン／ｃｍ２の注入ドーズ量に対して約１０１６〜１０１８イオン／ｃｍ３である。パッド酸化物層２０５内での衝突により、注入されたドーパント種をランダム化し、ドーパント・プロフィルの勾配を増大させ、ベース領域２４０のチャネル効果を低減することができる。例えば、約１５ｋｅＶのエネルギーを用いて約４００Åの厚さにわたってドーパント種を注入する場合には、ドーパント・プロフィルの目標範囲は約５００Åであり、ドーパント・プロフィルの標準偏差または揺動は約１００Åである。
【００２４】
図２Ｄでは、ｎ型エミッタ２４５がパッド酸化物２０５の上に形成されている。エミッタ２４５は、パッド酸化物２０５の一部分を介してベース領域２４０とも接触している。エミッタ２４５を形成する技術は当技術分野で既知であり、分かりやすいように、本明細書ではこれ以上説明しない。本開示の特典を有する当業者なら、コレクタ領域やシンカなどその他の領域も、バイポーラ・トランジスタ２００の一部として形成することができることも理解するものとする。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂは、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタ３００を形成する技術の第２の例示的な実施形態を示す概念図である。ただし、本開示の特典を有する当業者なら、これらの技術がｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタの形成にも適用可能であることを理解するものとする。この第２の例示的な実施形態では、パッド酸化物層２０５の厚さは、パッド酸化物層２０５の一部をエッチバックすることによって、元の厚さ（点線２２５で示す）から領域２０５（２）がほぼ完全に除去されるまで修正される。例えば、パッド酸化物層２０５は、領域２０５（２）の下の領域でシリコン層２１５のドープ領域２１０の一部分が露出するまでエッチングすることができる。
【００２６】
図３Ｂでは、追加の酸化物層３０５が、領域２０５（１）および２０５（３）ならびにドープ層２１０の露出部分の上に堆積されている。この堆積プロセスは、ドープ層２１０の露出部分の上の追加の酸化物層３０５の厚さが目標ドーパント・プロフィルに基づいて決定される値に達するように制御することができる。例えば、ドープ層２１０の露出部分の上の追加の酸化物層３０５の厚さは、４００Åにすることができる。次いで、矢印３１０で示すように、ドーパント種のイオンをベース領域３１５に注入することができる。注入されるドーパント種のエネルギーは、目標ドーパント・プロフィルおよび追加の酸化物層３０５の厚さに基づいて選択される。図示の実施形態では、ドーパント種は、５〜３０ｋｅＶの範囲内の比較的低いエネルギーで注入される。例えば、追加の酸化物層３０５の厚さが約４００Åである場合には、ドーパント種は、約２０ｋｅＶのエネルギーで注入することができる。
【００２７】
図４は、図２および図３に示す技術を用いて形成することができるようなドーパント・プロフィル４００、４０５の例示的な実施形態を示す概念図である。横軸は層内の深さを任意の単位で示し、縦軸はドーパント濃度を任意の単位で示す。垂直な破線４１５は、パッド酸化物層とシリコン層の間の境界を示している。ドーパント・プロフィル４００は、ドーパント・プロフィル４００のピークがパッド酸化物層内に位置するようにパッド酸化物層の厚さおよび注入されるドーパント種のエネルギーを選択することによって形成される。したがって、シリコン層内のドーパント・プロフィル４００は当該プロフィルのテールを含むので、シリコン層内のドーパント・プロフィル４００は浅く、急峻である。ドーパント・プロフィル４０５は、ドーパント・プロフィル４０５のピークがシリコン層内に位置するようにパッド酸化物層の厚さおよび注入されるドーパント種のエネルギーを選択することによって形成される。したがって、シリコン層内のドーパント・プロフィル４０５は、プロフィル４０５のピークおよびテールを含む。ドーパント・プロフィル４０５は比較的狭く、急峻なテールを維持している。
【００２８】
図５は、バイポーラ・トランジスタのドーパント・プロフィルの例示的な実施形態を示す概念図である。横軸は任意の単位の深さを表し、縦軸は任意の単位のキャリア濃度を表す。ドーパント種の型は、ｎ型ドーパントなら文字「ｎ」で、ｐ型ドーパントなら文字「ｐ」で示してある。約０．５ミクロンまでの領域中に、濃度約１０１９ｃｍ−３のｎ型ドーパントでエミッタ領域が形成される。本明細書に記載の技術を用いて形成することができるベース領域は、約０．５ミクロンから約０．６８ミクロンまで延びている。ベース領域のｐ型ドーパント濃度は、約３×１０１７ｃｍ−３〜約１０１６ｃｍ−３の範囲である。ベース領域のテールは急峻であり、チャネル効果を示さない。コレクタ領域は、約０．６８ミクロン以下の深さにｎ型ドーパントで形成される。
【００２９】
図６は、従来のドーパント・プロフィル６００と本明細書に記載の技術の実施形態を用いて形成されるドーパント・プロフィル６０５の比較を示す概念図である。従来のドーパント・プロフィル６００は、比較的浅いテールと、比較的広い標準偏差とを有し、それによりチャネル効果が生じる可能性がある。それに対して、本明細書に記載の技術の実施形態によって形成されるドーパント・プロフィル６０５は、比較的急峻なテールと、比較的狭い標準偏差とを有し、それによりベース領域のチャネル効果を低減させることができる。
【００３０】
上記に開示した具体的な実施形態は単なる例示的なものであり、開示した本件主題は、本明細書の教示の特典を有する当業者には明らかな、様々なしかし等価な方法で修正および実施することができる。さらに、後記の特許請求の範囲に記載する以外の形では、本明細書に示す構造または設計の詳細はいかなる制限も受けないものとする。したがって、上記に開示した具体的な実施形態は改変または修正することができ、それら全ての変形形態は、開示した本件主題の範囲内とみなされることは明らかである。したがって、本明細書で要求される保護は、後記の特許請求の範囲に記載されるようなものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にバイポーラ・トランジスタに関し、さらに詳細には、バイポーラ・トランジスタの浅いベース領域の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラ・トランジスタは、ｎ型材料またはｐ型材料のいずれかで交互にドープされたエミッタ領域、ベース領域およびコレクタ領域を含む。例えば、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタは、ｎ型材料でドープされたエミッタ領域と、ｐ型材料でドープされたベース領域と、ｎ型材料でドープされたコレクタ領域とを含む。あるいは、ｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタは、ｐ型材料でドープされたエミッタ領域と、ｎ型材料でドープされたベース領域と、ｐ型材料でドープされたコレクタ領域とを含む。したがって、バイポーラ・トランジスタの構造および動作パラメータは、少なくとも部分的には、エミッタ領域、ベース領域および／またはコレクタ領域をドープするのに使用される特定のプロセスによって生じるドーパントのプロフィルによって決まる。
【０００３】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図１Ｄは、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する従来技術を示す概念図である。最初に、図１Ａに示すように、ＳＯＩ基板１００を本発明の出発材料として使用する。図１Ａに示すように、ＳＯＩ基板１００は、バルク基板１００ａ、埋込み絶縁層１００ｂ、および活性層１００ｃで構成されている。通常は、バルク基板１００ａはシリコンで構成され、埋込み絶縁層１００ｂは二酸化ケイ素で構成され（いわゆる「ＢＯＸ」層）、活性層１００ｃはシリコン（ドープされていてもドープされていなくてもよい）で構成される。このようなＳＯＩ構造は、様々な市販の既知の原料から容易に得ることができる。通常は、埋込み絶縁層１００ｂは、例えば約０．５〜２ミクロン程度など比較的厚く、活性層１００ｃは、最初には約２ミクロンの厚さを有することができる。
【０００４】
その後、図１Ａに示すように、活性層１００ｃの上方にドープされたシリコン層１０５を形成する。シリコン層１０５は、約２×１０１４から２．５×１０１５イオン／ｃｍ３のドーパント濃度に対応する約２〜１５Ω・ｃｍの抵抗を有するように、Ｎ型ドーパント材料、例えばリンやヒ素でドープされる。シリコン層１０５は、エピタキシャル反応器内で堆積させたエピタキシャル・シリコン層である。この状況では、エピタキシャル・シリコン層１０５は、層１０５を形成するためのプロセス中にエピタキシャル反応器内にドーパント材料を導入することによってドープすることができる。ただし、ドーパント材料は、シリコン層１０５を形成した後でイオン注入法を実行することによってシリコン層１０５に導入することもできる。シリコン層１０５内のドーパント原子の分布は、その深さ方向に一様でなくてもよいことに留意されたい。
【０００５】
これらの図面には活性層１００ｃとシリコン層１０５の間の界面が示してあるが、これは単に説明のためのものである。実際には、これら２つの層の間の境界を定めることが極めて困難である場合もある。それでも、説明のためにのみ、これらの層を明確に異なる層として示してある。シリコン層１０５は比較的厚い。１つの例示的な実施形態では、シリコン層１０５は、応用分野に応じて、約１〜３０ミクロンの範囲の厚さを有する。その後、例えば熱酸化を実行することにより、シリコン層１０５の上方に酸化物層１１０（二酸化ケイ素など）を形成する。処理のこの時点で、ドーパント注入プロセスを実行して（矢印１１５で示す）ドーパント種をシリコン層１０５に注入することにより、ｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタを形成することもできる。例えば、ドーパント注入プロセス１１５を使用して、ホウ素などのｐ型ドーパントをシリコン層１０５に注入して、ドープ領域１２０を形成することもできる。ただし、図１は、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタの形成を示す図であるので、このステップは実行しない。
【０００６】
次に図１Ｃを参照すると、熱酸化プロセスを使用して、二酸化ケイ素層１１０の選択した部分を成長させることができる。この図示の実施形態では、熱酸化プロセスを使用して、部分１２５（１）および１２５（２）を成長させ、マスク層（図示せず）を使用して、これらの部分の間の領域の成長を妨げている。熱酸化と、その後に行う部分１２５の成長では、ドープ領域１２０の一部分が消費される。
【０００７】
次に図１Ｄを参照すると、矢印１３５で示すように、シリコン層１０５の一部分にｐ型ドーパントを注入することによって、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタのベース領域１３０を形成することができる。ベース領域１３０のドーパント濃度は、通常は、約１０１６〜１０１８イオン／ｃｍ３である。ドーパントは、通常は、ホウ素（ｐ型ドーパント）の場合なら約５０ｋｅＶ超のエネルギーで注入され、あるいはｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタの場合において、リンなどのｎ型ドーパントの場合なら１００ｋｅＶ超のエネルギーで注入される。このように注入エネルギーが比較的高いことにより、通常は、注入の揺動（ｓｔｒａｇｇｌｅ）が高くなり、注入されたドーパント種が、シリコン層１０５の内部に深く延びる比較的浅いピークを有するようになる。例えば、ベース領域１３０の深さは、数千オングストロームをはるかに超えることもある。こうした高いエネルギーでドーパントを注入することで、ベース領域１３０でチャネル効果を生じることもある。例えば、ドーパント原子のうちの少数が、層１０５の内部に非常に深く浸透して、シリコン格子と衝突することもある。
【０００８】
ベース領域１３０のドーパント濃度のテールの傾きは、注入プロセス１３５に使用されるエネルギーを低下させることによって増大させることができる。しかし、より低いエネルギーでドーパント種を注入すると、表面問題が生じる。例えば、自然酸化による変化が注入プロフィルに影響を及ぼすこともある。したがって、こうした低エネルギー技術では、相当な表面準備および／またはその他の非標準的な注入技術が必要となり、それにより注入プロセスの複雑さおよびコストが劇的に増大する。ＢＦ２などの材料を使用すると、これらの問題を軽減するのに役立つこともある。ただし、ＢＦ２を使用すると、フッ素成分による汚染および／またはその他の問題が生じる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の問題の１つまたは複数の影響に対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、開示する本件主題のいくつかの態様の基本的な理解のために、開示する本件主題の簡略な概要について述べる。この概要は、開示する本件主題を網羅する概観ではない。また、開示する本件主題の主要または重要な要素を特定するものでも、開示する本件主題の範囲を定めるものでもない。この概要は、後述するより詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を簡略化した形で提示することのみを目的とするものである。
【００１１】
開示する本件主題の一実施形態では、バイポーラ・トランジスタを形成する方法が提供される。この方法は、第１の型のドーパントでドープされた第１の材料層の上に第１の絶縁層を形成することを含む。第１の層は、基板の上に形成される。さらに、この方法は、目標ドーパント・プロフィルに基づいて第１の絶縁層の厚さを修正すること、および第１の層に前記第１の型のドーパントを注入することを含む。ドーパントは、第１の絶縁層の修正された厚さおよび目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入される。
【００１２】
開示する本件主題の別の実施形態では、バイポーラ・トランジスタが提供される。このバイポーラ・トランジスタは、基板と、基板の上に形成された第１の材料層と、第１の酸化物層とを含む。第１の層は、第１の型のドーパントでドープされた第１の部分、および第１の型とは反対の第２の型のドーパントでドープされた第２の部分を含む。第２の部分は、目標ドーパント・プロフィルに基づいて第１の絶縁層の厚さを修正し、第１の層に第１の型のドーパントを注入することによってドープされる。ドーパントは、第１の絶縁層の厚さおよび目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入される。
【００１３】
開示する本件主題は、以下の説明を添付の図面と合わせて参照することによって理解することができる。添付の図面においては、同じ参照番号は同じ要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図１Ｂ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図１Ｃ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図１Ｄ】バイポーラ・トランジスタを形成する従来技術の態様を示す概念図である。
【図２Ａ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図２Ｂ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図２Ｃ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図２Ｄ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタを形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図３Ａ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタのベースを形成する技術の第２の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図３Ｂ】開示する本件主題によるｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタのベースを形成する技術の第２の例示的な実施形態を示す概念図である。
【図４】開示する本件主題による、図２および図３に示す第１および第２の例示的な実施形態を用いて形成することができるようなドーパント・プロフィルの例示的な実施形態を示す概念図である。
【図５】開示する本件主題によって形成されたドーパント・プロフィルの例示的な実施形態を示す概念図である。
【図６】従来のドーパント・プロフィルと開示する本件主題によって形成されたドーパント・プロフィルの比較を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
開示する本件主題は様々な修正を加えることができ、様々な代替形態を取ることができるが、例示を目的としてその具体的な実施形態を図面に示し、本明細書で詳細に説明する。ただし、具体的な実施形態についての本明細書の説明は、開示する本件主題を開示する特定の形態に限定するものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲に定義される開示する本件主題の範囲内に収まる全ての修正形態、均等物および代替形態をカバーするものであることを理解されたい。
【００１６】
以下、開示する本件主題の例示的な実施形態について説明する。分かりやすいように、本明細書では、実際に実装される全ての特徴について説明するわけではない。言うまでもなく、これらの実際の実施形態のいずれの開発においても、システム関係およびビジネス関係の制約とのコンプライアンスなど、実施態様によって異なる開発者個々の目標を達成するために、実施態様に特有の多数の判断を下さなければならないことは理解されるであろう。さらに、こうした開発努力は複雑で時間がかかることもあるが、本開示の特典を有する当業者にとっては通常の仕事であることも理解されるであろう。
【００１７】
以下、開示する本件主題について、添付の図面を参照しながら説明する。様々な構造、システムおよび装置を概略的に図面に示すが、それは説明のみを目的とし、開示する本件主題が当業者には周知の細部によって曖昧にならないようにするためである。添付の図面は、開示する本件主題の実施例について記述し、説明するために含めたものである。本明細書で使用する語句および表現は、当業者の理解と一致する意味を有するものとして理解および解釈されるものとする。用語または表現の特殊な定義、すなわち当業者が理解する通常の慣例的な意味と異なる定義は、その用語または表現を本明細書において一貫して用い続けることによって暗示的に示すことはしない。用語または表現が特殊な意味を有する、すなわち当業者が理解する意味と異なる意味を有すると意図した場合には、そうした特殊な定義を定義として本明細書に明示的に記述し、その用語または表現の特殊な定義を直接的かつ明確に示す。
【００１８】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄは、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタ２００を形成する技術の第１の例示的な実施形態を示す概念図である。ただし、本開示の特典を有する当業者なら、本明細書に記載する技術がｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタにも同様に適用可能であることを理解するものとする。図２Ａは、製造プロセスの中間段階にあるバイポーラ・トランジスタ２００を示している。図２Ａに示す段階では、バイポーラ・トランジスタは、絶縁層２０５を含む。図示の実施形態では、絶縁層２０５は、パッド酸化物層２０５であるが、本明細書に記載のトランジスタは、その他のタイプの絶縁体を利用することもできる。図示の実施形態では、熱酸化プロセスを用いて、パッド酸化物層２０５の部分２０５（１）および２０５（３）を成長させてあり、マスキング・プロセスを使用して、これらの部分２０５（１）と２０５（３）の間の領域２０５（２）が成長するのを防止する。図示の実施形態では、領域２０５（１）および２０５（３）は、約０．２５〜１ミクロンの厚さまで成長させ、領域２０５（２）は約３００〜１４００オングストロームの厚さを有する。パッド酸化物層２０５を堆積させ、その後パッド酸化物層２０５の一部を選択して成長させる技術は当技術分野で既知であり、分かりやすいように、本明細書ではこれ以上説明しない。
【００１９】
パッド酸化物層２０５はシリコン層２１５の一部の上に形成されるが、本開示の特典を有する当業者なら、別法として層２１５はポリシリコンで構成することもできることを理解するものとする。１実施形態では、シリコン層２１５にＮ型ドーパント材料、例えばリンやヒ素などをドープして、約２×１０１５イオン／ｃｍ３のドーパント濃度に対応する約２．５Ω・ｃｍの抵抗を有するようにすることもできる。１つの具体的な実施形態では、シリコン層２１５は、エピタキシャル反応器内で堆積させたエピタキシャル・シリコン層である。この状況では、エピタキシャル・シリコン層２１５は、層２１５を形成するためのプロセス中にエピタキシャル反応器にドーパント材料を導入することによってドープすることができる。ただし、ドーパント材料は、シリコン層２１５を形成した後でイオン注入プロセスを実行することによってシリコン層２１５に導入することもできる。シリコン層２１５内のドーパント原子の分布は、その深さ方向に一様でなくてもよいことに留意されたい。バイポーラ・トランジスタ２００がｐ−ｎ−ｐ型バイポーラ・トランジスタである場合には、ドーパント注入プロセスを使用して、ホウ素などのｐ型ドーパントをシリコン層２１５に注入して、ｐウェルと呼ばれるドープ領域を形成することができる。ｐウェル中のドーパント濃度は、約１×１０１６イオン／ｃｍ３にすることができる。ただし、バイポーラ・トランジスタ２００の図示の実施形態はｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタであるので、この図示の実施形態では、このプロセスは実行されない。
【００２０】
シリコン層２１５は、シリコン基板やシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板などの基板上に形成される。図２に示す実施形態では、シリコン層２１５は、バルク基板２２０ａ、埋込み絶縁層２２０ｂおよび活性層２２０ｃで構成されるＳＯＩ基板２２０上に堆積される。バルク基板２２０ａはシリコンで構成され、埋込み絶縁層２２０ｂは二酸化ケイ素で構成され（いわゆる「ＢＯＸ」層）、活性層２２０ｃはシリコン（ドープされていてもドープされていなくてもよい）で構成される。このようなＳＯＩ構造は、様々な市販の既知の原料から容易に得ることができる。通常は、埋込み絶縁層２２０ｂは、例えば約０．５〜２ミクロン程度など比較的厚く、活性層２００ｃは、最初には約２ミクロンの厚さを有することができる。
【００２１】
次に図２Ｂを参照すると、シリコン層２１５の一部分にｐ型ドーパントを注入することによって、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタ２００のベース領域を形成することができる。ベース領域およびバイポーラ・トランジスタ２００の動作特性は、少なくとも部分的には、ベース領域に注入されたドーパント種のプロフィルによって決まる。例えば、ベース領域の特徴的な性質は、ドーパント・プロフィルの幅または勾配や、シリコン層２１５内のドーパント・プロフィルのピークの深さなどを特徴付けるドーパント・プロフィルの揺動によって決まる可能性がある。本開示の特典を有する当業者なら、「揺動（ｓｔｒａｇｇｌｅ）」という用語が、ドーパント・プロフィルの幅または勾配を示す統計尺度であることを理解するであろう。ドーパント・プロフィルが正規分布である場合には、揺動はドーパント・プロフィルの標準偏差に等しい。目標のドーパント・プロフィル（揺動、標準偏差、および／またはピーク深さなどのパラメータで表すことができる）は、ベース領域の所望の性質に基づいて選択することができる。シリコン層２１５内に形成される実際のドーパント・プロフィルは、ドーパント種を注入するのに使用されるエネルギー、およびドーパント種がシリコン層２１５に注入される際に通過するパッド酸化物層２０５の厚さを変化させることによって制御することができる。
【００２２】
この第１の例示的な実施形態では、パッド酸化物層２０５の厚さは、パッド酸化物層２０５の一部をエッチバックすることによって、元の厚さ（点線２２５で示す）からそれより小さな厚さ（実線２３０で示す）に修正される。このエッチング・プロセスは、領域２０５（２）内のパッド酸化物層の厚さが目標ドーパント・プロフィルに基づいて決定される値に達するように制御することができる。例えば、パッド酸化物層２０５は、領域２０５（２）の厚さが約４００Åになるようにエッチングすることができる。
【００２３】
図２Ｃは、矢印２３５で示すように、ベース領域２４０へのイオンの注入を示す図である。注入されるドーパント種のエネルギーは、目標ドーパント・プロフィルおよびパッド酸化物層２０５の厚さに基づいて選択される。図示の実施形態では、ドーパント種は、５〜３０ｋｅＶの範囲内の比較的低いエネルギーで注入される。例えば、領域２０５（２）の厚さが約４００Åである場合には、ドーパント種（ホウ素など）は、約２０ｋｅＶのエネルギーで注入することができる。その結果得られるベース領域２４０のドーパント濃度は、約２×１０１３イオン／ｃｍ２の注入ドーズ量に対して約１０１６〜１０１８イオン／ｃｍ３である。パッド酸化物層２０５内での衝突により、注入されたドーパント種をランダム化し、ドーパント・プロフィルの勾配を増大させ、ベース領域２４０のチャネル効果を低減することができる。例えば、約１５ｋｅＶのエネルギーを用いて約４００Åの厚さにわたってドーパント種を注入する場合には、ドーパント・プロフィルの目標範囲は約５００Åであり、ドーパント・プロフィルの標準偏差または揺動は約１００Åである。
【００２４】
図２Ｄでは、ｎ型エミッタ２４５がパッド酸化物２０５の上に形成されている。エミッタ２４５は、パッド酸化物２０５の一部分を介してベース領域２４０とも接触している。エミッタ２４５を形成する技術は当技術分野で既知であり、分かりやすいように、本明細書ではこれ以上説明しない。本開示の特典を有する当業者なら、コレクタ領域やシンカなどその他の領域も、バイポーラ・トランジスタ２００の一部として形成することができることも理解するものとする。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂは、ｎ−ｐ−ｎバイポーラ・トランジスタ３００を形成する技術の第２の例示的な実施形態を示す概念図である。ただし、本開示の特典を有する当業者なら、これらの技術がｐ−ｎ−ｐバイポーラ・トランジスタの形成にも適用可能であることを理解するものとする。この第２の例示的な実施形態では、パッド酸化物層２０５の厚さは、パッド酸化物層２０５の一部をエッチバックすることによって、元の厚さ（点線２２５で示す）から領域２０５（２）がほぼ完全に除去されるまで修正される。例えば、パッド酸化物層２０５は、領域２０５（２）の下の領域でシリコン層２１５のドープ領域２１０の一部分が露出するまでエッチングすることができる。
【００２６】
図３Ｂでは、追加の酸化物層３０５が、領域２０５（１）および２０５（３）ならびにドープ層２１０の露出部分の上に堆積されている。この堆積プロセスは、ドープ層２１０の露出部分の上の追加の酸化物層３０５の厚さが目標ドーパント・プロフィルに基づいて決定される値に達するように制御することができる。例えば、ドープ層２１０の露出部分の上の追加の酸化物層３０５の厚さは、４００Åにすることができる。次いで、矢印３１０で示すように、ドーパント種のイオンをベース領域３１５に注入することができる。注入されるドーパント種のエネルギーは、目標ドーパント・プロフィルおよび追加の酸化物層３０５の厚さに基づいて選択される。図示の実施形態では、ドーパント種は、５〜３０ｋｅＶの範囲内の比較的低いエネルギーで注入される。例えば、追加の酸化物層３０５の厚さが約４００Åである場合には、ドーパント種は、約２０ｋｅＶのエネルギーで注入することができる。
【００２７】
図４は、図２および図３に示す技術を用いて形成することができるようなドーパント・プロフィル４００、４０５の例示的な実施形態を示す概念図である。横軸は層内の深さを任意の単位で示し、縦軸はドーパント濃度を任意の単位で示す。垂直な破線４１５は、パッド酸化物層とシリコン層の間の境界を示している。ドーパント・プロフィル４００は、ドーパント・プロフィル４００のピークがパッド酸化物層内に位置するようにパッド酸化物層の厚さおよび注入されるドーパント種のエネルギーを選択することによって形成される。したがって、シリコン層内のドーパント・プロフィル４００は当該プロフィルのテールを含むので、シリコン層内のドーパント・プロフィル４００は浅く、急峻である。ドーパント・プロフィル４０５は、ドーパント・プロフィル４０５のピークがシリコン層内に位置するようにパッド酸化物層の厚さおよび注入されるドーパント種のエネルギーを選択することによって形成される。したがって、シリコン層内のドーパント・プロフィル４０５は、プロフィル４０５のピークおよびテールを含む。ドーパント・プロフィル４０５は比較的狭く、急峻なテールを維持している。
【００２８】
図５は、バイポーラ・トランジスタのドーパント・プロフィルの例示的な実施形態を示す概念図である。横軸は任意の単位の深さを表し、縦軸は任意の単位のキャリア濃度を表す。ドーパント種の型は、ｎ型ドーパントなら文字「ｎ」で、ｐ型ドーパントなら文字「ｐ」で示してある。約０．５ミクロンまでの領域中に、濃度約１０１９ｃｍ−３のｎ型ドーパントでエミッタ領域が形成される。本明細書に記載の技術を用いて形成することができるベース領域は、約０．５ミクロンから約０．６８ミクロンまで延びている。ベース領域のｐ型ドーパント濃度は、約３×１０１７ｃｍ−３〜約１０１６ｃｍ−３の範囲である。ベース領域のテールは急峻であり、チャネル効果を示さない。コレクタ領域は、約０．６８ミクロン以下の深さにｎ型ドーパントで形成される。
【００２９】
図６は、従来のドーパント・プロフィル６００と本明細書に記載の技術の実施形態を用いて形成されるドーパント・プロフィル６０５の比較を示す概念図である。従来のドーパント・プロフィル６００は、比較的浅いテールと、比較的広い標準偏差とを有し、それによりチャネル効果が生じる可能性がある。それに対して、本明細書に記載の技術の実施形態によって形成されるドーパント・プロフィル６０５は、比較的急峻なテールと、比較的狭い標準偏差とを有し、それによりベース領域のチャネル効果を低減させることができる。
【００３０】
上記に開示した具体的な実施形態は単なる例示的なものであり、開示した本件主題は、本明細書の教示の特典を有する当業者には明らかな、様々なしかし等価な方法で修正および実施することができる。さらに、後記の特許請求の範囲に記載する以外の形では、本明細書に示す構造または設計の詳細はいかなる制限も受けないものとする。したがって、上記に開示した具体的な実施形態は改変または修正することができ、それら全ての変形形態は、開示した本件主題の範囲内とみなされることは明らかである。したがって、本明細書で要求される保護は、後記の特許請求の範囲に記載されるようなものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイポーラ・トランジスタを形成する方法であって、
基板の上に形成された第１の型のドーパントでドープされた第１の材料層の上に第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層の厚さを、目標ドーパント・プロフィルに基づいて修正し、そして、
前記第１の層に前記第１の型のドーパントを注入する、ことを含み、前記ドーパントを、前記第１の絶縁層の前記修正された厚さおよび前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入する、方法。
【請求項２】
シリコン基板およびシリコン・オン・インシュレータ基板の少なくとも１つを含む前記基板の上に第１のシリコン層を堆積し、そして、
前記第１の材料層を前記第１の型のドーパントでドープする、
ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の酸化物層を堆積させることが、
前記第１の材料層の上に前記第１の酸化物層を堆積させ、そして、
前記第１の酸化物層を通して、前記第１の材料層の前記第１の酸化物層と隣接する一部分に、前記第１の型のドーパントとは反対の第２の型のドーパントを注入する、
ことを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の絶縁層を形成することが、熱プロセスによって第１の酸化物層を形成し、そして、前記第１の酸化物層の第１の部分を、前記第１の酸化物層の前記第１の部分の厚さが増大し、前記第１の酸化物層の第２の部分の厚さが実質的に変わらないように成長させる、
ことを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の絶縁層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分の厚さが前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しくなるように前記第１の酸化物層をエッチングする、
ことを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の絶縁層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分がほぼ除去されて前記第１の層の一部分が露出するように前記第１の酸化物層をエッチングし、そして、
少なくとも前記第１の層の前記露出した部分の上に第２の酸化物層を堆積させる、ことを含み、前記第２の酸化物層が、前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しい厚さを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて前記目標厚さを選択することを含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記目標厚さを選択することが、前記目標ドーパント・プロフィルの目標揺動、前記目標ドーパント・プロフィルの目標標準偏差、および前記目標ドーパント・プロフィルのピークの目標深さの少なくとも１つに基づいて前記目標厚さを選択することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入することが、ｐ型ドーパントの場合の約５〜３０ｋｅＶの注入エネルギーを用いて約４００Åの厚さを有する前記修正した第１の酸化物層を通して前記第１の型のドーパントを注入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入することが、ｎ型ドーパントの場合の約５０〜１００ｋｅＶの注入エネルギーを用いて約４００Åの厚さを有する前記修正した第１の酸化物層を通して前記第１の型のドーパントを注入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
バイポーラ・トランジスタであって、
基板と、
第１の型のドーパントでドープされた第１の部分と、前記第１の型とは反対の第２の型のドーパントでドープされた第２の部分とを含む、前記基板の上に形成された第１の材料層と、
前記第１の層の上に形成された第１の絶縁層とを含み、前記第２の部分は、
目標ドーパント・プロフィルに基づいて前記第１の絶縁層の厚さを修正し、そして、
前記第１の層に前記第１の型のドーパントを注入することによってドープされており、前記ドーパントが、前記第１の絶縁層の厚さおよび前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入されている、バイポーラ・トランジスタ。
【請求項１２】
前記基板が、シリコン基板およびシリコン・オン・インシュレータ基板の少なくとも１つを含む、請求項１１に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１３】
前記第１の絶縁層が第１の酸化物層を含み、前記第１の酸化物層が、堆積後に成長させて厚さを増大させた第１の部分を含み、前記第１の酸化物層が、堆積後に成長させない第２の部分を含む、請求項１２に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１４】
前記第１の酸化物層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分の厚さが前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しくなるように前記第１の酸化物層をエッチングすることを含む、請求項１３に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１５】
前記第１の酸化物層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分がほぼ除去されて前記第１の層の一部分が露出するように前記第１の酸化物層をエッチングし、そして、
少なくとも前記第１の層の前記露出した部分の上に第２の酸化物層を堆積させる、ことを含み、前記第２の酸化物層が、前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しい厚さを有する、請求項１３に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１６】
前記第１の絶縁層の厚さを修正することが、前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さに対応するように前記第１の絶縁層の厚さを修正することを含む、請求項１１に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１７】
前記目標厚さが、前記目標ドーパント・プロフィルの目標揺動、前記目標ドーパント・プロフィルの目標標準偏差、および前記目標ドーパント・プロフィルのピークの目標深さの少なくとも１つに基づいて前記目標厚さを選択される、請求項１６に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１８】
前記目標厚さが約４００Åであり、前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入するのに使用されるエネルギーが、ｐ型ドーパントの場合に５〜３０ｋｅＶの範囲内である、請求項１７に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１９】
前記目標厚さが約４００Åであり、前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入するのに使用されるエネルギーが、ｎ型ドーパントの場合に５０〜１００ｋｅＶの範囲内である、請求項１７に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項２０】
前記第１の層がシリコンを含むバイポーラ・トランジスタであって、前記第１の層の上に形成された第２のポリシリコン層を含む、請求項１１に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１】
バイポーラ・トランジスタを形成する方法であって、
基板の上に形成された第１の型のドーパントでドープされた第１の材料層の上に第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層の厚さを、目標ドーパント・プロフィルに基づいて修正し、そして、
前記第１の層に前記第１の型のドーパントを注入する、ことを含み、前記ドーパントを、前記第１の絶縁層の前記修正された厚さおよび前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入する、方法。
【請求項２】
シリコン基板およびシリコン・オン・インシュレータ基板の少なくとも１つを含む前記基板の上に第１のシリコン層を堆積し、そして、
前記第１の材料層を前記第１の型のドーパントでドープする、
ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の酸化物層を堆積させることが、
前記第１の材料層の上に前記第１の酸化物層を堆積させ、そして、
前記第１の酸化物層を通して、前記第１の材料層の前記第１の酸化物層と隣接する一部分に、前記第１の型のドーパントとは反対の第２の型のドーパントを注入する、
ことを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の絶縁層を形成することが、熱プロセスによって第１の酸化物層を形成し、そして、前記第１の酸化物層の第１の部分を、前記第１の酸化物層の前記第１の部分の厚さが増大し、前記第１の酸化物層の第２の部分の厚さが実質的に変わらないように成長させる、
ことを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の絶縁層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分の厚さが前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しくなるように前記第１の酸化物層をエッチングする、
ことを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の絶縁層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分がほぼ除去されて前記第１の層の一部分が露出するように前記第１の酸化物層をエッチングし、そして、
少なくとも前記第１の層の前記露出した部分の上に第２の酸化物層を堆積させる、ことを含み、前記第２の酸化物層が、前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しい厚さを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて前記目標厚さを選択することを含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記目標厚さを選択することが、前記目標ドーパント・プロフィルの目標揺動、前記目標ドーパント・プロフィルの目標標準偏差、および前記目標ドーパント・プロフィルのピークの目標深さの少なくとも１つに基づいて前記目標厚さを選択することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入することが、ｐ型ドーパントの場合の約５〜３０ｋｅＶの注入エネルギーを用いて約４００Åの厚さを有する前記修正した第１の酸化物層を通して前記第１の型のドーパントを注入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入することが、ｎ型ドーパントの場合の約５０〜１００ｋｅＶの注入エネルギーを用いて約４００Åの厚さを有する前記修正した第１の酸化物層を通して前記第１の型のドーパントを注入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
バイポーラ・トランジスタであって、
基板と、
第１の型のドーパントでドープされた第１の部分と、前記第１の型とは反対の第２の型のドーパントでドープされた第２の部分とを含む、前記基板の上に形成された第１の材料層と、
前記第１の層の上に形成された第１の絶縁層とを含み、前記第２の部分は、
目標ドーパント・プロフィルに基づいて前記第１の絶縁層の厚さを修正し、そして、
前記第１の層に前記第１の型のドーパントを注入することによってドープされており、前記ドーパントが、前記第１の絶縁層の厚さおよび前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択されたエネルギーで注入されている、バイポーラ・トランジスタ。
【請求項１２】
前記基板が、シリコン基板およびシリコン・オン・インシュレータ基板の少なくとも１つを含む、請求項１１に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１３】
前記第１の絶縁層が第１の酸化物層を含み、前記第１の酸化物層が、堆積後に成長させて厚さを増大させた第１の部分を含み、前記第１の酸化物層が、堆積後に成長させない第２の部分を含む、請求項１２に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１４】
前記第１の酸化物層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分の厚さが前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しくなるように前記第１の酸化物層をエッチングすることを含む、請求項１３に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１５】
前記第１の酸化物層の厚さを修正することが、
前記第１の酸化物層の前記第２の部分がほぼ除去されて前記第１の層の一部分が露出するように前記第１の酸化物層をエッチングし、そして、
少なくとも前記第１の層の前記露出した部分の上に第２の酸化物層を堆積させる、ことを含み、前記第２の酸化物層が、前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さとほぼ等しい厚さを有する、請求項１３に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１６】
前記第１の絶縁層の厚さを修正することが、前記目標ドーパント・プロフィルに基づいて選択される目標厚さに対応するように前記第１の絶縁層の厚さを修正することを含む、請求項１１に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１７】
前記目標厚さが、前記目標ドーパント・プロフィルの目標揺動、前記目標ドーパント・プロフィルの目標標準偏差、および前記目標ドーパント・プロフィルのピークの目標深さの少なくとも１つに基づいて前記目標厚さを選択される、請求項１６に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１８】
前記目標厚さが約４００Åであり、前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入するのに使用されるエネルギーが、ｐ型ドーパントの場合に５〜３０ｋｅＶの範囲内である、請求項１７に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項１９】
前記目標厚さが約４００Åであり、前記第１の酸化物層に前記第１の型のドーパントを注入するのに使用されるエネルギーが、ｎ型ドーパントの場合に５０〜１００ｋｅＶの範囲内である、請求項１７に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【請求項２０】
前記第１の層がシリコンを含むバイポーラ・トランジスタであって、前記第１の層の上に形成された第２のポリシリコン層を含む、請求項１１に記載のバイポーラ・トランジスタ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２５３２９２（Ｐ２００９−２５３２９２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−８９６９３（Ｐ２００９−８９６９３）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５０９０９３５１０）ザーリンク セミコンダクタ （ユー．エス．） インコーポレーテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９６９３（Ｐ２００９−８９６９３）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５０９０９３５１０）ザーリンク セミコンダクタ （ユー．エス．） インコーポレーテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
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