本發(fā)明涉及一種半導體雙載流子接面晶體管(bipolarjunctiontransistor，以下簡稱為bjt)的布局結(jié)構，尤其是涉及一種具有射極中心(emitter-central)的bjt布局結(jié)構。

背景技術：

bjt元件為一三極裝置，其包含有射極(emitter)、基極(base)與集極(collector)，當于這些端點施加適當?shù)碾妷簳r，基極與射極之間的接面(即射極-基極接面(emitter-basejunction))可為順向偏壓，而基極區(qū)與集極區(qū)之間的接面(即基極-集極接面(base-collectorjunction))可為逆向偏壓，并可因此操作成順向有源模式(forward-activemode)。此外，bjt元件因可使用互補金屬氧化物半導體(complementarymetal-oxide-semiconductor，cmos)相容制作工藝來形成，而成為模擬集成電路(如帶隙參考電壓電路(band-gapvoltagereferencecircuits))中的重要部件，常常使用在高電壓、高功率(highpower)或是高頻率(highfrequency)的部分，也可以用作須快速切換的開關(switch)。

典型的npn型bjt元件的n型集極是由形成于p型基底的n型阱區(qū)所構成，p型基極是由位于n型阱區(qū)中的p型阱區(qū)所構成，而n型射極則是由形成在p型阱區(qū)中的n型摻雜區(qū)構成。pnp型bjt元件則具有與上述導電型態(tài)互補的配置。為了增加射極的射入效率(emitterinjectionefficiency)，現(xiàn)有技術已提出使基極接點與集極包圍射極的方案。在此方案中，相對小量的基極電流(輸入電流，ib)控制相對大量的集極電流(輸出電流ic)，且集極電流ic與基極電流ib具有一比值，稱為增益常數(shù)β：

β≡ic/ib

增益常數(shù)β的提升，可直接改善bjt的效能。因此，業(yè)界莫不以提升增益常數(shù)β作為致力的目標。舉例來說，由于增益常數(shù)β可為基極區(qū)域面積的函數(shù)，也可為集極區(qū)域面積的函數(shù)，是以當bjt的基極區(qū)域面積減少或集極區(qū)域面積增加時，增益常數(shù)β可被提高。然而，隘于現(xiàn)有設計規(guī)格(designrule)的限制，目前業(yè)界實無法在不違反設計規(guī)格的前提下，更動上述基極區(qū)域面積或集極區(qū)域面積，以達到提升增益常數(shù)β的目的。

因此，目前仍需要一種可實現(xiàn)上述要求的bjt布局結(jié)構。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一目的在于提供一種可提升增益常數(shù)β的bjt布局結(jié)構。

根據(jù)本發(fā)明所提供的權利要求，提供一種bjt布局結(jié)構，包含有一第一射極，該第一射極包含有一對第一側(cè)邊與一對第二側(cè)邊，且該多個第一側(cè)邊垂直于該多個第二側(cè)邊。該bjt布局結(jié)構尚包含有一對設置于該第一射極的該多個第一側(cè)邊的集極，且該第一電極設置于該對集極之間；以及一對設置于該第一射極的該多個第二側(cè)邊的基極，且該第一電極設置于該對基極之間。

根據(jù)本發(fā)明所提供的權利要求，另提供一種bjt布局結(jié)構，包含有一沿一第一方向延伸的第一射極、至少一沿該第一方向延伸的集極、以及至少一第一基極。該集極在一第二方向上與該第一射極直接相鄰(immediately)，且該第二方向與該第一方向垂直，而該第一基極則在該第一方向上與該第一射極直接相鄰。

根據(jù)本發(fā)明所提供的bjt布局結(jié)構，主要提供一種以射極為中心，且集極與基極分別設置于射極不同對邊的布局結(jié)構。換句話說，在射極的二鄰邊，包含有集極-基極的布局配置。據(jù)此，本發(fā)明可在不違反設計規(guī)格的前提下，使基極區(qū)域面積顯著地縮減，達到提升增益常數(shù)β的目的，至終提升bjt元件的效能。

附圖說明

圖1與圖2為本發(fā)明所提供的bjt布局結(jié)構的一第一較佳實施例的示意圖；

圖3與圖4為本發(fā)明所提供的bjt布局結(jié)構的一第二較佳實施例的示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供的第二較佳實施例的一變化型的示意圖。

符號說明

100、200、200’雙載流子接面晶體管布局結(jié)構

102、202基底

104、204阱區(qū)

110e、210e第一有源區(qū)域

110c、210c第二有源區(qū)域

110b、210b第三有源區(qū)域

212b中間有源區(qū)域

120e、220e第一柵極電極

120c、220c第二柵極電極

120b、220b第三柵極電極

130、230第一側(cè)邊

132、232第二側(cè)邊

c集極

e射極

e1第一射極

e2第二射極

b基極

bm中間基極

d1第一方向

d2第二方向

l1、l2第一虛線

wb基極寬度

s射極-集極的間距

具體實施方式

請參閱圖1與圖2，圖1與圖2為本發(fā)明所提供的bjt布局結(jié)構的一第一較佳實施例的示意圖。如圖1所示，本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構100，包含一基底102，且基底102內(nèi)形成有一阱區(qū)104，例如一n型阱區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，阱區(qū)104的摻雜型態(tài)與bjt元件的基極的摻雜型態(tài)相同。因此，當bjt布局結(jié)構100為一pnp型的元件時，阱區(qū)104包含n型導電型態(tài)，而當bjt布局結(jié)構100為一npn型的元件時，阱區(qū)104包含p型導電型態(tài)?；?02上，設置有一第一有源區(qū)域110e、一對第二有源區(qū)域110c與一對第三有源區(qū)域110b。如圖1所示，第一有源區(qū)域110e沿一第一方向d1延伸、第二有源區(qū)域110c也沿第一方向d1延伸，換句話說第一有源區(qū)域110e的一延伸方向與第二有源區(qū)域110c的一延伸方向平行。第二有源區(qū)域110c在一第二方向d2上設置于第一有源區(qū)域110e的相對二側(cè)，而第三有源區(qū)域110b則在第一方向d1上設置于第一有源區(qū)域110e的另外相對二側(cè)。在本較佳實施例中，第一方向d1與第二方向d2彼此垂直。

另外須注意的是，bjt的制造可與傳統(tǒng)平面型mos晶體管的制作工藝整合。舉例來說，可在基底中形成bjt元件所需的集極，隨后利用平面型mos晶體管在基底中形成橫向阱區(qū)的步驟，于集極中形成bjt元件所需的基極。并且，利用形成橫向源極/漏極的步驟，于基極中形成bjt所需的射極。然而，與傳統(tǒng)平面型mos晶體管整合的bjt制作工藝所得的射極遠小于基極，且基極-射極接面定義不佳，因此現(xiàn)有的bjt元件具有很高的基極漏電流。是以，本較佳實施例更提供了一種鰭式(fin-based)bjt元件，即第一有源區(qū)域110e包含至少一鰭片結(jié)構(finstructure)、第二有源區(qū)域110c分別包含至少一鰭片結(jié)構、而第三有源區(qū)域110b也分別包含一鰭片結(jié)構。上述第一有源區(qū)域110e、第二有源區(qū)域110c與第三有源區(qū)域110b內(nèi)鰭片結(jié)構的數(shù)量可依各種平面-鰭片轉(zhuǎn)換方法運算而得，并可利用目前已知的合適的方法制作鰭片結(jié)構，故此處不多加贅述。此外，本較佳實施例更可于第一有源區(qū)域110e、第二有源區(qū)域110c與第三有源區(qū)域110b內(nèi)形成鰭片結(jié)構之后，于鰭片結(jié)構上分別形成一外延層，以更降低接觸電阻。

請繼續(xù)參閱圖1。在本較佳實施例中，bjt布局結(jié)構100還包含多個第一柵極電極120e，且第一柵極電極120e沿第二方向d2延伸，并沿第一方向排列d1。更重要的是，第一柵極電極120e與第一有源區(qū)域110e重疊，如圖1所示。同理，bjt布局結(jié)構100還包含多個第二柵極電極120c，第二柵極電極120c沿第二方向d2延伸，并沿第一方向排列d1，且第二柵極電極120c與第二有源區(qū)域110c重疊，如圖1所示。bjt布局結(jié)構100還包含多個第三柵極電極120b，第三柵極電極120b沿第二方向d2延伸，并沿第一方向排列d1，且第三柵極電極120b與第三有源區(qū)域110b重疊，如圖1所示。此外，第一柵極電極120e與第三柵極電極120b平行。第一柵極電極120e、第二柵極電極120c與第三柵極電極120b分別包含柵極介電層(圖未示)與柵極導電層(圖未示)。在本較佳實施例中。柵極導電層可包含多晶硅，多晶硅最好經(jīng)摻雜，且可施加一電壓于其上以改變該bjt的特性。

此外，本較佳實施例還可包含多個接觸插塞，用以提供射極e、集極c與基極b的電連接。

請參閱圖1與圖2。第一有源區(qū)域110e與第一柵極電極120e構成一射極e(示于圖2)，故射極e沿第一方向d1延伸，第二有源區(qū)域110c與第二柵極電極120c作為集極接點(pick-up)，在本較佳實施例中可視為集極c(示于圖2)，故集極c也沿第一方向d2延伸，而第三有源區(qū)域110b與第三柵極電極120b作為基極接點，在本較佳實施例中視為基極b(示于圖2)。然而，熟悉該項技術的人士應可輕易了解基極b實際上包含了作為基極接點的第三有源區(qū)域110b與第三柵極電極120b，以及阱區(qū)104。由圖2可知，本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構100包含有一射極e，射極e包含有一對第一側(cè)邊130與一對第二側(cè)邊132，且第一側(cè)邊130垂直于第二側(cè)邊132。此外，第一側(cè)邊130的一長度較佳地是大于第二側(cè)邊132的一長度，但不限于此。bjt布局結(jié)構100尚包含有一對集極c，設置于射極e的第一側(cè)邊130，且射極e設置于這一對集極c之間。bjt布局結(jié)構100尚包含有一對基極b，設置于射極e的第二側(cè)邊132，且射極e設置于這一對基極b之間。如圖2所示，阱區(qū)104即設置于射極e與這一對基極b下方。

更重要的是，集極c與射極e在第二方向d2上直接相鄰(immediatelyadjacent)。在本較佳實施例中所指稱的直接相鄰，是指在集極c與射極e之間，不再存在任何具有導電性質(zhì)的元件或結(jié)構，例如柵極電極和/或有源區(qū)域。同理，基極b與射極e在第一方向d2上直接相鄰，是指在基極b與射極e之間，也不再存在任何具有導電性質(zhì)的元件，例如柵極電極和/或有源區(qū)域。換句話說，射極e的任二鄰邊，皆為集極c-基極b的設置型態(tài)，且集極c-基極b彼此垂直而形成一l字形，如圖2所中的虛線所示。

請重新參閱圖1與圖2。根據(jù)本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構100，射極e還包含第一有源區(qū)域110e以及與其重疊的第一柵極電極120e，集極c還包含第二有源區(qū)域110c以及與其重疊的第二柵極電極120c，基極b則還包含第三有源區(qū)域110b以及與其重疊的第三柵極電極120b。更重要的是，由于集極c與射極e之間不再存在任何具有導電性質(zhì)的元件或結(jié)構，射極e與集極c所隔開的距離s也可因此縮到最小，而有利于電流的接收。更重要的是，阱區(qū)104的寬度可在符合設計規(guī)則的前提下，縮到最小。也就是說，基極b的寬度wb可縮到最小。而根據(jù)下列等式(1)：

可知集極電流ic與基極b的寬度wb成反比，故根據(jù)本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構100，可通過縮減基極b的寬度wb，增加集極電流ic，用于達到提升增益常數(shù)β的目的。

請參閱圖3與圖4，圖3與圖4為本發(fā)明所提供的bjt布局結(jié)構的一第二較佳實施例的示意圖。如圖3所示，本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構200，包含一基底202，且基底202內(nèi)形成有一阱區(qū)204，例如一n型阱區(qū)。如前所述，阱區(qū)204的摻雜型態(tài)與bjt元件的基極相同。因此，當bjt布局結(jié)構200為一pnp型的元件時，阱區(qū)204包含n型導電型態(tài)，而當bjt布局結(jié)構200為一npn型的元件時，阱區(qū)204包含p型導電型態(tài)?；?02上，設置有多個第一有源區(qū)域210e、一對第二有源區(qū)域210c、一對第三有源區(qū)域210b、以及一中間有源區(qū)域212b，如圖3所示。在本較佳實施例中，第一有源區(qū)域210e較佳為二個。第一有源區(qū)域210e、第二有源區(qū)域210c以及中間有源區(qū)域212b皆沿一第一方向d1延伸，換句話說第一有源區(qū)域210e的一延伸方向與第二有源區(qū)域210c的一延伸方向以及中間有源區(qū)域212b的一延伸方向平行。第二有源區(qū)域210c在一第二方向d2上設置于第一有源區(qū)域210e的相對二側(cè)。更詳細地說，所有的第一有源區(qū)域210e如圖3所示，皆設置于第二有源區(qū)域210c之間。而第三有源區(qū)域210b則在第一方向d1上設置于各第一有源區(qū)域210e的另外相對二側(cè)。更詳細地說，所有的第一有源區(qū)域210e如圖3所示，皆設置于第三有源區(qū)域210b之間。在本較佳實施例中，第一方向d1與第二方向d2彼此垂直。更重要的是，本較佳實施例更提供一中間有源區(qū)域212b，設置于前述的二個第一有源區(qū)域210e之間。另外，在本較佳實施例中，第一有源區(qū)域210e包含至少一鰭片結(jié)構(finstructure)、第二有源區(qū)域210c分別包含至少一鰭片結(jié)構、而第三有源區(qū)域210b與中間有源區(qū)域212b也分別包含一鰭片結(jié)構，但不限于此。

請繼續(xù)參閱圖3。在本較佳實施例中，bjt布局結(jié)構200還包含多個第一柵極電極220e，且第一柵極電極220e沿第二方向d2延伸，并沿第一方向排列d1。更重要的是，第一柵極電極220e與二個第一有源區(qū)域210e重疊，如圖3所示。同理，bjt布局結(jié)構200還包含多個第二柵極電極220c，第二柵極電極220c沿第二方向d2延伸，并沿第一方向排列d1，且第二柵極電極220c與第二有源區(qū)域210c重疊，如圖3所示。bjt布局結(jié)構200還包含多個第三柵極電極220b，第三柵極電極220b沿第二方向d2延伸，并沿第一方向排列d1，且第三柵極電極220b與第三有源區(qū)域210b重疊，如圖3所示。此外，第一柵極電極220e與第三柵極電極220b平行。更重要的是，本較佳實施例中，第一柵極電極220c如圖3所示，跨越過設置于二個第一有源區(qū)域210e之間的中間有源區(qū)域212b，并且與中間有源區(qū)域212b重疊。第一柵極電極220e、第二柵極電極220c與第三柵極電極220b分別包含柵極介電層(圖未示)與柵極導電層(圖未示)。在本較佳實施例中。柵極導電層可包含多晶硅，多晶硅最好經(jīng)摻雜，且可施加一電壓于其上以改變該bjt的特性。此外，本較佳實施例還可包含多個接觸插塞，用以提供射極e、集極c與基極b的電連接。

請參閱圖3與圖4。二個第一有源區(qū)域210e分別與其上的第一柵極電極220e構成一第一射極e1與一第二射極e2(示于圖4)，且第二射極e2與第一射極e1平行。第二有源區(qū)域210c與第二柵極電極220c作為一對集極接點(pick-up)，在本較佳實施例中可視為一對集極c(示于圖4)，而第三有源區(qū)域210b與第三柵極電極220b作為一對基極接點，在本較佳實施例中視為一對基極b(示于圖4)。另外須注意的是，在本較佳實施例中，設置于二個第一有源區(qū)域210e之間的中間有源區(qū)域212b與其上的部分柵極電極也可作為一中間基極接點，在本較佳實施例中視為一中間基極bm(示于圖4)，而此中間基極bm即設置于第一射極e1與一第二射極e2之間。此外，中間有源區(qū)域212b與前述的這一對第三有源區(qū)域210b可包含相同的摻雜質(zhì)。中間基極bm與基極b電連接，故中間基極bm與前述這一對基極接點可形成一h字形，如圖4中虛線l1所示。然而，熟悉該項技術的人士應可輕易了解基極b實際上包含了作為基極接點的第三有源區(qū)域210b、第三柵極電極120b、中間基極接點(即中間基極bm)以及阱區(qū)204。由圖4可知，本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構200包含有第一射極e1與第二射極e2，第一射極e1與第二射極e2分別包含有一對第一側(cè)邊230與一對第二側(cè)邊232，且第一側(cè)邊230垂直于第二側(cè)邊232。此外，第一側(cè)邊230的一長度較佳地是大于第二側(cè)邊232的一長度，但不限于此。bjt布局結(jié)構200尚包含有一對集極c，設置于第一射極e1與第二射極e2的第一側(cè)邊230，且第一射極e1與第二射極e2設置于這一對集極c之間。bjt布局結(jié)構200尚包含有一對基極b，設置于第一射極e1與第二射極e2的第二側(cè)邊132，且第一射極e1與第二射極e2設置于這一對基極b之間。如圖4所示，阱區(qū)204即設置于第一射極e1與第二射極e2與這一對基極b與中間基極bm的下方。

更重要的是，集極c分別與第一射極e1與第二射極e2直接相鄰。在本較佳實施例中所指稱的直接相鄰，是指在集極c與第一射極e1之間，以及集極c與第二射極e2之間，不再存在任何具有導電性質(zhì)的元件或結(jié)構，例如柵極電極和/或有源區(qū)域。同理，基極b與第一射極e1與第二射極e2直接相鄰，其是指在基極b與第一射極e1與第二射極e2之間，也不再存在任何具有導電性質(zhì)的元件，例如柵極電極和/或有源區(qū)域。換句話說，本較佳實施例中，第一射極e1有二鄰邊具有基極b-集極c的設置型態(tài)，同理第二射極e2也有二鄰邊具有基極b-集極c的設置型態(tài)。此外，集極c-基極b彼此垂直而形成一l字形，如圖4所中的虛線l2所示。

請重新參閱圖3與圖4。根據(jù)本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構200，第一射極e1與第二射極e2分別包含第一有源區(qū)域210e以及與其重疊的第一柵極電極220e，集極c還包含第二有源區(qū)域210c以及與其重疊的第二柵極電極220c，基極b包含第三有源區(qū)域210b以及與其重疊的第三柵極電極220b，中間基極bm則包含中間有源區(qū)域212b以及與其重疊的部分第一柵極電極220e。更重要的是，由于集極c與第一射極e1和集極c與第二射極e2之間不再存在任何具有導電性質(zhì)的元件或結(jié)構，第一射極e1與第二射極e2與集極c所隔開的距離s分別也可因此縮到最小，而有利于電流的接收。更重要的是，阱區(qū)204的寬度可在符合設計規(guī)則的前提下，縮到最小。也就是說，基極b的寬度wb可縮到最小。如前述的等式(1)所示，由于集極電流ic與基極b的寬度wb成反比，故根據(jù)本較佳實施例所提供的bjt布局結(jié)構200，可通過縮減基極b的寬度wb，增加集極電流ic，用于達到提升增益常數(shù)β的目的。

另外請參閱圖5，圖5為本發(fā)明所提供的第二較佳實施例的一變化型的示意圖。首先須知的是，本變化型中與第二較佳實施例相同的組成元件具有相同的符號說明，且該多個相同的組成元件于此不再加以贅述。本變化形與第二較佳實施例不同之處在于，第二較佳實施例中第一射極e1與第二射極e2之間，設置有中間基極bm，但在本變化型中，是將中間射極bm移除，同時，可將第一射極e1與第二射極e2所包含的第一有源區(qū)域210e合并，如圖5所示。然而，熟悉該項技術的人士應知，第一射極e1與第二射極e2分別包含的第一有源區(qū)域210e也可獨立存在而不合并，而是通過后續(xù)形成的柵極電極220e將第一射極e1與第二射極e2所包含的第一有源區(qū)域210e電連接。據(jù)此，可獲得元件高度至少為二倍，且面積至少增加為二倍的射極。此外，由于射極之內(nèi)不再設置有中間基極，本變化型可更簡化平面-鰭片轉(zhuǎn)換步驟。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明所提供的bjt布局結(jié)構，主要提供一種以射極為中心，且集極與基極分別設置于射極二對邊的布局結(jié)構。因此，在射極的至少二鄰邊，包含有集極-基極的布局配置。換句話說，在本較佳實施例中，集極與基極必定形成一l字形。據(jù)此，本發(fā)明可在不違反設計規(guī)格的前提下，使基極的面積顯著地縮減，直接達到提升增益常數(shù)β的目的，至終提升bjt元件的效能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。