本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置和制造該半導(dǎo)體裝置的方法。具體地說，本發(fā)明中的例子與晶體管相關(guān)，尤其是當(dāng)制造成芯片級封裝裝置時。

背景技術(shù)：

由于芯片級封裝裝置在有限空間應(yīng)用(例如，便攜式電子裝置、可穿戴電子裝置或手持型裝置)中的優(yōu)良特性，因此該芯片級封裝裝置變得愈發(fā)重要。csp裝置制造的技術(shù)難題之一是印刷電路板與外界之間的輸入/輸出(input/output，io)的互連技術(shù)。具體來書，對于雙極結(jié)晶體管(bipolarjunctiontransistor，bjt)或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，mosfet)，集電極/漏極前接觸特別受關(guān)注。在一些架構(gòu)中，特別是垂直架構(gòu)中，集電極/漏極接觸通過高度摻雜的半導(dǎo)體襯底而位于裝置底部。對于常規(guī)的有引線裝置來說，鍍錫引線上的錫焊是最重要的互連技術(shù)。對于csp裝置來說，在焊接墊上具有可焊接的頂部金屬可以是有利的，該焊接墊能夠通過例如錫焊的常規(guī)焊接技術(shù)互連到印刷電路板。

一些裝置的制造過程通過深擴(kuò)散、對襯底接觸腐蝕或溝槽蝕刻技術(shù)使用專門的集電極/漏極接觸處理步驟。這些技術(shù)可以優(yōu)化裝置的接觸電阻。在最先進(jìn)的有成本效益的半導(dǎo)體處理流中可能難以整合所有這些技術(shù)，尤其當(dāng)涉及到有源晶片背側(cè)時。這會導(dǎo)致制造垂直離散半導(dǎo)體裝置的技術(shù)問題。此外，另外的處理步驟的成本可能難以補(bǔ)償最先進(jìn)的雙極結(jié)晶體管和mosfet生產(chǎn)流程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括：摻雜的半導(dǎo)體襯底；安置在襯底頂部上的外延層，該外延層具有濃度比襯底低的摻雜物；安置在外延層頂部上的切換區(qū)；以及安置在外延層頂部上的接觸擴(kuò)散，該接觸擴(kuò)散具有濃度比外延層高的摻雜物；其中外延層在接觸擴(kuò)散與襯底之間形成阻擋層。

接觸擴(kuò)散可以有利地提供半導(dǎo)體裝置的背側(cè)(包括襯底)與半導(dǎo)體裝置的前側(cè)(安置在與半導(dǎo)體裝置背側(cè)相對的表面上)之間的電耦合。接觸擴(kuò)散可以由此使端能夠連接到裝置的前側(cè)，該前側(cè)通過外延層連接到裝置的背側(cè)。在半導(dǎo)體裝置的前側(cè)上具有與安置在半導(dǎo)體裝置的切換區(qū)上的端相同的接觸擴(kuò)散端可以有利地使半導(dǎo)體裝置能夠被配置成高度緊密的芯片級封裝裝置，而不需要提供直接物理耦合到半導(dǎo)體裝置的背側(cè)的端。

在一個或多個實施例中，接觸擴(kuò)散可以在平行于襯底表面的平面中在切換區(qū)周圍擴(kuò)展。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以另外包括接觸端，其中接觸擴(kuò)散可以從該接觸端朝向襯底擴(kuò)展，并可以通過外延層與襯底間隔開。

在一個或多個實施例中，由外延層提供的接觸擴(kuò)散與襯底之間的阻擋層可以為至少2μm厚或至少3μm厚。

在一個或多個實施例中，由外延層提供的接觸擴(kuò)散與襯底之間的阻擋層可以至少是外延層全厚度的20％。

在一個或多個實施例中，切換區(qū)可包括多個臂，并且接觸擴(kuò)散可以包括在切換區(qū)的多個臂之間交錯排列的多個臂。

在一個或多個實施例中，金屬接觸擴(kuò)散端可以安置在接觸擴(kuò)散的頂部上，并且可以在切換區(qū)的臂之間交錯排列。

在一個或多個實施例中，切換區(qū)可以包括：與外延層接觸的基極擴(kuò)散；以及安置在基極擴(kuò)散的頂部上的發(fā)射極擴(kuò)散，該基極擴(kuò)散被配置成在發(fā)射極擴(kuò)散與外延層之間形成阻擋層。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以包括雙極結(jié)晶體管。

在一個或多個實施例中，發(fā)射極擴(kuò)散可以包括至少一個環(huán)路部分，該環(huán)路部分安置在基極擴(kuò)散的頂部上，并在基極擴(kuò)散的內(nèi)部部分的周圍擴(kuò)展。

在一個或多個實施例中，切換區(qū)的每個臂可以包括安置在基極擴(kuò)散臂頂部上的發(fā)射極擴(kuò)散臂。

在一個或多個實施例中，沿著發(fā)射極擴(kuò)散的至少一個臂的長度的至少一部分，金屬發(fā)射極接觸可以電連接到發(fā)射極擴(kuò)散。

在一個或多個實施例中，沿著基極擴(kuò)散的至少一個臂的長度的至少一部分，金屬基極接觸可以電連接到基極擴(kuò)散。

在一個或多個實施例中，切換區(qū)可以包括：在外延層頂部上形成的主體擴(kuò)散；在主體擴(kuò)散頂部上形成的源極擴(kuò)散；以及在源極擴(kuò)散與主體擴(kuò)散之間安置在切換區(qū)的頂部上的柵極；其中襯底可以包括半導(dǎo)體裝置的漏極。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，并且接觸擴(kuò)散可以被配置成電耦合到金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極端。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以包括平面mosfet。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以包括垂直溝槽mosfet。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以包括：柵極；源極擴(kuò)散，該源極擴(kuò)散被配置成在柵極周圍形成環(huán)路；以及主體擴(kuò)散，該主體擴(kuò)散被配置成在源極擴(kuò)散與柵極周圍形成環(huán)路。

在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體裝置可以包括：多個柵極部分；源極擴(kuò)散，該源極擴(kuò)散被配置成在多個柵極部分周圍形成多個環(huán)路；以及主體擴(kuò)散，該主體擴(kuò)散被配置成在源極擴(kuò)散和多個柵極部分周圍形成多個環(huán)路。

在一個或多個實施例中，芯片級封裝裝置可以包括半導(dǎo)體裝置。

根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供一種提供半導(dǎo)體裝置的方法，該方法包括：提供摻雜的半導(dǎo)體襯底；將外延層安置在襯底的頂部上，該外延層具有濃度比襯底低的摻雜物；將切換區(qū)安置在外延層的頂部上；以及將接觸擴(kuò)散安置在外延層的頂部上，該接觸擴(kuò)散具有濃度比外延層高的摻雜物；其中外延層在接觸擴(kuò)散與襯底之間形成阻擋層。

在一個或多個實施例中，切換區(qū)和接觸擴(kuò)散可以作為單個處理步驟的一部分提供。

雖然本發(fā)明容許各種修改和替代形式，但其細(xì)節(jié)已經(jīng)借助于例子在圖式中示出且將詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)理解，也可能存在除所描述的特定實施例以外的其它實施例。也涵蓋落入所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代實施例。

以上論述并不意圖表示當(dāng)前或?qū)頇?quán)利要求集的范圍內(nèi)的每一示例實施例或每一實施方案。圖式和之后的具體實施方式還例示各種示例實施例。結(jié)合附圖考慮以下具體實施方式可以更全面地理解各種示例實施例。

附圖說明

現(xiàn)將僅借助于例子參看附圖描述一個或多個實施例，附圖中：

圖1示出了雙極結(jié)晶體管的橫截面圖；

圖2示出了平面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，mosfet)的橫截面圖；

圖3示出了雙極結(jié)晶體管的示例實施例的橫截面圖；

圖4示出了平面mosfet的示例實施例的橫截面圖；

圖5示出了具有交錯排列的集電極和基極擴(kuò)散的雙極結(jié)晶體管的示例實施例的平面圖；

圖6a示出了在單個環(huán)路配置中具有發(fā)射極擴(kuò)散的雙極結(jié)晶體管的示例實施例的平面圖；

圖6b示出了在多環(huán)路配置中具有發(fā)射極擴(kuò)散的雙極結(jié)晶體管的示例實施例的平面圖；

圖7示出了在基極擴(kuò)散周圍具有集電極擴(kuò)散的雙極結(jié)晶體管的示例實施例的平面圖；

圖8a示出了具有在晶體管頂部上示出的金屬化堆棧的雙極結(jié)晶體管的示例實施例的平面圖，該雙極結(jié)晶體管類似于圖5的雙極結(jié)晶體管。

圖8b示出了具有在晶體管頂部上示出的替代金屬化堆棧的雙極結(jié)晶體管的示例實施例的平面圖，該雙極結(jié)晶體管類似于圖8a的雙極結(jié)晶體管；

圖9a示出了垂直溝槽mosfet的示例實施例的平面圖，該垂直溝槽mosfet具有交錯排列的源極區(qū)和漏極區(qū)以及單個柵極結(jié)構(gòu)；

圖9b示出了垂直溝槽mosfet的示例實施例的平面圖，該垂直溝槽mosfet具有交錯排列的源極區(qū)和漏極區(qū)以及多個柵極結(jié)構(gòu)；

圖10a示出了具有在晶體管頂部上示出的金屬化堆棧的垂直溝槽mosfet的示例實施例的平面圖，該垂直溝槽mosfet類似于圖9a的垂直溝槽mosfet。

圖10b示出了具有在晶體管頂部上示出的替代金屬化堆棧的垂直溝槽mosfet的示例實施例的平面圖，該垂直溝槽mosfet類似于圖10a的垂直溝槽mosfet；以及

圖11示出了描繪用于提供半導(dǎo)體裝置的方法的示例實施例的流程圖。

除非明確陳述特定次序，否則可以任何次序執(zhí)行以上圖式中的指令和/或流程圖步驟。并且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，盡管已經(jīng)論述指令的一個例子集/方法，但本說明書中的材料可以通過多種方式組合，從而還產(chǎn)生其它例子，并且應(yīng)在此具體實施方式提供的上下文內(nèi)來理解。

具體實施方式

在一些示例實施例中，上文描述的指令集/方法步驟被實施為體現(xiàn)為可執(zhí)行指令集的功能和軟件指令，該可執(zhí)行指令集在計算機(jī)或通過所述可執(zhí)行指令編程和控制的機(jī)器上實現(xiàn)。此類指令被加載以在處理器(例如一個或多個cpu)上執(zhí)行。術(shù)語“處理器”包括微處理器、微控制器、處理器模塊或子系統(tǒng)(包括一個或多個微處理器或微控制器)，或其它控制或計算裝置。處理器可指代單個組件或多個組件。

在其它例子中，本文示出的指令集/方法以及與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和指令存儲在相應(yīng)的存儲裝置中，該存儲裝置實施為一個或多個非暫時性機(jī)器或計算機(jī)可讀或計算機(jī)可用存儲媒體。此類計算機(jī)可讀或計算機(jī)可用存儲媒體被認(rèn)為是物品(或制品)的一部分。物品或制品可指代任何所制造的單個組件或多個組件。如本文所定義的非暫時性機(jī)器或計算機(jī)可用媒體不包括信號，但此類媒體能夠接收和處理來自信號和/或其它暫時性媒體的信息。

本說明書中論述的材料的示例實施例可以整體或部分地經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)或基于數(shù)據(jù)的裝置和/或服務(wù)實施。這些可以包括云、因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、移動裝置、臺式計算機(jī)、處理器、查詢表、微控制器、消費(fèi)者設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施，或其它致能裝置和服務(wù)。如本文和權(quán)利要求書中可以使用，提供以下非排他性定義。

在一個例子中，使本文論述的一個或多個指令或步驟自動化。術(shù)語“自動化”或“自動地”(及其類似變化)意味著使用計算機(jī)和/或機(jī)械/電氣裝置控制設(shè)備、系統(tǒng)和/或過程的操作，而不需要人類干預(yù)、觀察、努力和/或決策。

本發(fā)明與半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造相關(guān)，該半導(dǎo)體裝置被構(gòu)造為離散裝置或集成電路的一部分，該集成電路可在半導(dǎo)體芯片上制造。本發(fā)明可尤其與裸管芯半導(dǎo)體裝置和芯片級封裝(chip-scalepackage，csp)半導(dǎo)體裝置相關(guān)。

本發(fā)明中所描述的一個或多個例子提供適合于雙極結(jié)晶體管或mosfet半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)架構(gòu)集，該系統(tǒng)架構(gòu)集具有前接觸架構(gòu)，該前接觸架構(gòu)具有以下有利特性中的一個或多個特性：通過常規(guī)錫焊方法的可焊接性；在一個處理步驟內(nèi)處理的發(fā)射極/源極和集電極/漏極有源區(qū)域的整合；用于在此架構(gòu)中設(shè)計最先進(jìn)的雙極晶體管和mosfet的足夠的集電極/漏極前接觸電阻；以及在各種半導(dǎo)體生產(chǎn)流程內(nèi)整合起來便宜且容易的系統(tǒng)架構(gòu)。

圖1示出了晶體管芯片級封裝裝置100的橫截面圖，該晶體管芯片級封裝裝置100包括半導(dǎo)體有源區(qū)域和位于有源區(qū)域頂部上的金屬化堆棧。在這個例子中，晶體管100是雙極結(jié)晶體管。半導(dǎo)體有源區(qū)域包括半導(dǎo)體襯底102，該半導(dǎo)體襯底102在這個例子中高度摻雜有n型摻雜物。外延層104安置在半導(dǎo)體襯底102的頂部上。外延層104可以包括未摻雜或輕度n摻雜的半導(dǎo)體材料。在外延層104頂部上提供基極擴(kuò)散110。基極擴(kuò)散110也可以被稱作基極區(qū)。基極擴(kuò)散110包括其中摻雜有一定濃度的p型摻雜物的區(qū)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，此類區(qū)可通過擴(kuò)散技術(shù)或通過用于在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)形成摻雜區(qū)的任何其它合適方法形成(一般來說，在以下公開內(nèi)容中，據(jù)稱為一種“擴(kuò)散”的任何部分也可以被稱為對應(yīng)“區(qū)”，該對應(yīng)區(qū)可通過按需要將p型或n型摻雜物引入到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的任何合適的方法形成)。

在裝置100中，在基極擴(kuò)散110的頂部上提供發(fā)射極擴(kuò)散112。發(fā)射極擴(kuò)散112摻雜有n型摻雜物。共同地，基極擴(kuò)散110和發(fā)射極擴(kuò)散112形成裝置100的切換區(qū)的例子。如圖1所示，切換區(qū)通過外延層104與襯底間隔開，以使得切換區(qū)的部分都不與襯底直接接觸。

裝置100包括安置在外延層104上的集電極端130、電耦合到基極擴(kuò)散110的基極端132和電耦合到發(fā)射極擴(kuò)散112的發(fā)射極端134。集電極端130是接觸端的例子。為充當(dāng)雙極結(jié)晶體管，集電極端130通過集電極耦合區(qū)136電耦合到半導(dǎo)體襯底102。集電極耦合區(qū)136從集電極端130擴(kuò)展到高度摻雜的半導(dǎo)體襯底102，并由此在集電極端130與襯底102之間提供導(dǎo)電路徑。

圖1中示出的半導(dǎo)體組件(襯底102、外延層104、基極擴(kuò)散110、發(fā)射極擴(kuò)散112和集電極耦合區(qū)136)包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)108。類似地，在以下公開內(nèi)容中，所公開的裝置的半導(dǎo)體部件或組件或區(qū)提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的例子。

集電極端130、基極端132和發(fā)射極端134通過安置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)108的頂部上的氧化層106電絕緣，而不是在該集電極端130、該基極端132和該發(fā)射極端子134分別耦合到集電極耦合區(qū)136、基極擴(kuò)散110和發(fā)射極擴(kuò)散112的位置處電絕緣。

與一些垂直裝置相反，集電極端130有利地位于裝置100的前側(cè)上以提供用于芯片級封裝應(yīng)用。在沒有專門的集電極前側(cè)有源區(qū)域的情況下，集電極端電阻對于最先進(jìn)的雙極晶體管應(yīng)用來說能過高。

對于具有高擊穿電壓的晶體管來說，例如集電極耦合區(qū)136的低歐姆擴(kuò)散區(qū)可能極難以實現(xiàn)，因為外延層104可能具有較大的厚度，例如20μm或更大。集電極耦合區(qū)136與集電極端130直接物理接觸，且還與襯底102直接物理接觸。集電極耦合區(qū)136在集電極端130與襯底之間不斷擴(kuò)展，并由此在集電極端130與襯底102之間提供電橋。相比于結(jié)合外延層104的一個或多個部分的路徑，這個電橋提供相對低電阻的路徑，以使電流在襯底102與集電極接觸130之間流動。

圖2示出了mosfet200的橫截面圖。類似于圖1的裝置的mosfet200的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。mosfet200是平面mosfet的例子。

mosfet200包括電耦合到n型源極擴(kuò)散220的源極端238、電耦合到p型主體擴(kuò)散222的主體端240，以及電耦合到n型摻雜襯底202的漏極端230。襯底202包括mosfet200的漏極區(qū)。襯底202通過漏極耦合區(qū)236電耦合到漏極端230。漏極耦合區(qū)236的結(jié)構(gòu)和功能類似于圖1的集電極耦合區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能。漏極端230是接觸端的例子。應(yīng)了解，主體擴(kuò)散222是單個連接區(qū)，連接到圖2中示出的橫截面的平面外部。類似地，源極擴(kuò)散220、源極端238和主體端240每個都是單個連接單元，連接到示出的橫截面的平面外部。因此，主體擴(kuò)散222、源極擴(kuò)散220和連接到示出的橫截面的平面外部的其它組件可以包括“馬蹄形”結(jié)構(gòu)，該“馬蹄形”結(jié)構(gòu)連接到圖2中示出的橫截面平面的前方或后方?？商鎿Q的是，這些組件可以形成環(huán)路結(jié)構(gòu)，該環(huán)路結(jié)構(gòu)連接到圖2中示出的橫截面平面的前方和后方。

柵極端242提供于源極擴(kuò)散220上方并且耦合到包括mosfet200的柵極的多晶層244。將電壓施加到柵極使導(dǎo)電溝道能夠通過主體擴(kuò)散222在源極擴(kuò)散220與襯底202(該襯底202為漏極區(qū))之間打開。接著，電流可以通過漏極耦合區(qū)236從襯底202流動到漏極端230。主體擴(kuò)散222被配置成在源極擴(kuò)散220與襯底202之間提供隔離層。源極擴(kuò)散220和主體擴(kuò)散222共同形成mosfet200的切換區(qū)的例子。

應(yīng)了解，圖1的雙極結(jié)晶體管和圖2的mosfet可以提供為n-p-n裝置(如所示)或為p-n-p裝置(未示出)。也就是說，描述為n摻雜的任何區(qū)可以替代地為p摻雜的，且反之亦然。

圖3示出了雙極結(jié)晶體管裝置300的橫截面圖。與圖1的裝置類似的裝置300的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不另外論述。

裝置300包括集電極端330。由于裝置300以橫截面形式示出，所以集電極端330的第一部分330a在左手側(cè)示出，而集電極端330的第二部分330b在右手側(cè)示出。然而，集電極端330是單個連續(xù)連接的單元，因為第一部分330a連接到示出的橫截面的平面外部的第二部分330b。集電極端330電耦合到在外延層304的頂部上形成的集電極擴(kuò)散350。在這個例子中，相比于包括輕度n摻雜的材料的外延層304，集電極擴(kuò)散350為更高度n摻雜的。類似于集電極端330，集電極擴(kuò)散350還包括裝置300的單個連續(xù)連接區(qū)。集電極擴(kuò)散350擴(kuò)展到外延層304中，但并不穿過外延層304的全厚度擴(kuò)展到襯底302。因此，外延層304在集電極擴(kuò)散350與襯底302之間形成阻擋層。以此方式，集電極擴(kuò)散350不與襯底304直接接觸。

裝置300包括位于外延層304的頂部上的基極擴(kuò)散310。在基極擴(kuò)散310的頂部上提供發(fā)射極擴(kuò)散312。基極擴(kuò)散310和發(fā)射極擴(kuò)散312共同包括裝置300的切換區(qū)。切換區(qū)覆蓋外延層304的切換區(qū)域。在裝置300的鄰接集電極接觸區(qū)域中的切換區(qū)域外部提供集電極擴(kuò)散350。這個集電極接觸區(qū)域可以通過從外延層304頂部上的耗盡層植入和擴(kuò)散或不穩(wěn)定擴(kuò)散產(chǎn)生，該植入和擴(kuò)散或不穩(wěn)定擴(kuò)散是半導(dǎo)體處理技術(shù)的方法。為了補(bǔ)償穿過外延層的增加的接觸電阻(相比于穿過例如圖1的集電極耦合區(qū)或圖2的漏極耦合區(qū)等區(qū)的電阻)，可以提供前接觸有源區(qū)域的大小和形狀以滿足最先進(jìn)的半導(dǎo)體裝置的要求，且該前接觸有源區(qū)域與襯底302間隔開。

集電極擴(kuò)散350的功能要求該集電極擴(kuò)散的摻雜量足夠高以適合與低歐姆頂部金屬接觸一起使用，該頂部金屬接觸用于芯片級封裝應(yīng)用中。此外，集電極擴(kuò)散350的制造可以有利地被整合到用于提供半導(dǎo)體裝置300的另一處理步驟，例如發(fā)射極擴(kuò)散312的制造。集電極擴(kuò)散350的大小和形狀可以一種方式改變和增加，使得可以補(bǔ)償增加的接觸電阻(相比于圖1中示出的裝置的接觸電阻)，以滿足最先進(jìn)的垂直晶體管裝置(例如，bjt)的要求。

半導(dǎo)體裝置300的前側(cè)(即，半導(dǎo)體裝置300中的與基極端332和發(fā)射極端334相同的一側(cè))上具有集電極端330是有利的，因為該集電極端330使端能夠通過更加可使用的和更加緊密的方法連接到外界。具體來說，例如，不必將接觸焊接到半導(dǎo)體裝置300的背側(cè)和前側(cè)。另外，通過使所有接觸位于裝置300的前側(cè)上，可以整合制造裝置300的半導(dǎo)體處理步驟；裝置300的前側(cè)不必執(zhí)行一系列步驟，并隨后在裝置的背側(cè)上執(zhí)行另外的步驟。另外，不必形成穿過外延層304的全厚度擴(kuò)展的耦合區(qū)(例如圖1的集電極耦合區(qū)或圖2的漏極耦合區(qū))。如上文所論述，由于外延層304的物理厚度，形成此類耦合區(qū)可能很困難。實際上，在一些例子中，形成此類耦合區(qū)甚至是幾乎不可能的，例如其中外延層摻雜有p型摻雜物，因為在厚p型外延層中形成足夠深的p型擴(kuò)散是幾乎不可能的。

由外延層304提供的接觸擴(kuò)散350和襯底302之間的阻擋層可以為至少2μm厚或至少3μm厚。也就是說，在接觸擴(kuò)散350的任一部分和襯底302的任一部分之間最接近的通路上，接觸擴(kuò)散350與襯底302之間的最短路徑可以橫穿至少2μm厚或至少3μm厚的外延層304的一部分。

由外延層304提供的接觸擴(kuò)散350與襯底304之間的阻擋層可以至少是外延層全厚度的20％。也就是說，當(dāng)外延層304在襯底302的頂部上形成時，該外延層304據(jù)稱具有全厚度。當(dāng)接觸擴(kuò)散350形成時，為了擴(kuò)展到外延層304中，該接觸擴(kuò)散350可以擴(kuò)展到高達(dá)外延層全厚度的80％。因此，在接觸擴(kuò)散350的任一部分與襯底302的任一部分之間最接近的通路上，接觸擴(kuò)散350與襯底302之間的最短路徑可以橫穿外延層304的一部分，該部分至少是外延層304的全厚度的20％厚度。

圖4示出了mosfet裝置400的橫截面圖。與圖2和圖3的特征類似的裝置400的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處不必另外論述。

類似于圖3中示出的裝置，mosfet裝置400具有單個接觸端，該接觸端包括電耦合到單個漏極擴(kuò)散450的漏極端430，該漏極擴(kuò)散450是接觸擴(kuò)散的另一例子。漏極擴(kuò)散450在外延層的頂部上形成，使得在漏極擴(kuò)散450與襯底402之間插入外延層。因此，外延層404在漏極擴(kuò)散450與襯底402之間提供阻擋層。如在圖3的例子中，漏極擴(kuò)散450的大小和形狀可以被配置成提供用于通過在襯底402(該襯底402是mosfet200的漏極)與漏極端430之間實現(xiàn)有利的導(dǎo)電水平而提高mosfet裝置400的性能。通過提供比相對應(yīng)的耦合區(qū)(例如，圖2的漏極耦合區(qū))的體積更大的漏極擴(kuò)散450而提供此有利的導(dǎo)電水平，該漏極擴(kuò)散450從裝置400的表面擴(kuò)展到外延層404中。漏極擴(kuò)散的示例平面圖在圖9a中示出并將在下文論述。圖9a示出了大小增加的漏極擴(kuò)散的覆蓋面。相比于此類耦合區(qū)，漏極擴(kuò)散450所占據(jù)的更大體積補(bǔ)償了漏極擴(kuò)散450與襯底402之間的直接物理連接的缺乏，該直接物理連接由圖2中示出的漏極耦合區(qū)提供。如在圖2的例子中，漏極擴(kuò)散450是單個擴(kuò)散區(qū)，該擴(kuò)散區(qū)連接到橫截面的平面外部，因此圖4中出現(xiàn)漏極擴(kuò)散450的橫截面的兩個分開部分。

圖5示出了雙極結(jié)晶體管裝置500的平面圖。裝置500包括安置在襯底(未示出)上的外延層504。在外延層504的頂部上提供基極擴(kuò)散510，并在基極擴(kuò)散510的頂部上提供發(fā)射極擴(kuò)散512。基極擴(kuò)散510和發(fā)射極擴(kuò)散512共同包括覆蓋外延層504的切換區(qū)域的切換區(qū)。在外延層504的接觸擴(kuò)散區(qū)域(未示出)的頂部上提供接觸擴(kuò)散550，該接觸擴(kuò)散550與切換區(qū)域間隔開(關(guān)于圖5中示出的平面圖的平面)。在這個例子中，接觸擴(kuò)散550由此被配置成在裝置500的切換區(qū)周圍擴(kuò)展。接觸擴(kuò)散550不與切換區(qū)重疊。在這個例子中，外延層504的一部分插入在接觸擴(kuò)散550與裝置500的切換區(qū)之間，這是在圖5中可見的外延層504的區(qū)。因此，外延層504在接觸擴(kuò)散550與裝置500的切換區(qū)之間提供阻擋層。為了提高本發(fā)明的清晰性，裝置500所需要的金屬化堆棧在圖5中并未示出。

接觸擴(kuò)散區(qū)域(即其頂部上提供接觸擴(kuò)散的外延層504的區(qū)域)以一種方式設(shè)計，使得穿過外延層的擴(kuò)展電阻減小。在圖5的裝置500中，通過針對晶體管表面上的接觸擴(kuò)散區(qū)域使用指狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)此電阻減小，以便增加接觸擴(kuò)散550與外延層504之間的表面/接觸區(qū)域。接觸擴(kuò)散550的指狀結(jié)構(gòu)包括多個臂。基極擴(kuò)散510包括多個臂。接觸擴(kuò)散550的一些臂與基極擴(kuò)散510的一些臂交錯排列。發(fā)射極擴(kuò)散512還包括多個臂，其中發(fā)射極擴(kuò)散512的每個臂被包圍在基極擴(kuò)散512的臂內(nèi)。發(fā)射極擴(kuò)散512的每個臂安置在基極擴(kuò)散510的臂上。例如，接觸擴(kuò)散550的第一臂550(i)在基極擴(kuò)散510的第一臂510(i)與第二臂510(ii)之間交錯排列。

圖6a示出了雙極結(jié)晶體管裝置600a的平面圖，其描繪了裝置600a的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面。為了提高本發(fā)明的清晰性，金屬化堆棧在圖6a中并未示出。與圖5類似的圖6a的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置600a包括基極擴(kuò)散610a和發(fā)射極擴(kuò)散612a。在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上，圖6a中示出的裝置600a包括：(i)基極擴(kuò)散610a的外部部分614a，該外部部分614a與基極擴(kuò)散610a的內(nèi)部部分616a間隔開；(ii)發(fā)射極擴(kuò)散612a包括環(huán)路部分，該環(huán)路部分被基極擴(kuò)散610a的外部部分614a圍繞，而發(fā)射極擴(kuò)散612a的環(huán)路部分圍繞基極擴(kuò)散610a的內(nèi)部部分616a?；鶚O擴(kuò)散610a的外部部分614a連接到在發(fā)射極擴(kuò)散612a下方的基極擴(kuò)散610a的基礎(chǔ)部分(未示出)。類似地，基極擴(kuò)散610a的內(nèi)部部分616a連接到在發(fā)射極擴(kuò)散612a下方的基極擴(kuò)散610a的基礎(chǔ)部分?；鶚O擴(kuò)散610a的內(nèi)部部分616a由此連接到基極擴(kuò)散610a的外部部分614a?；鶚O擴(kuò)散610a支持發(fā)射極擴(kuò)散612a，并在發(fā)射極擴(kuò)散612a與外延層604a之間提供阻擋層；發(fā)射極擴(kuò)散612a由此與外延層604a間隔開。通過在環(huán)路配置中提供發(fā)射極擴(kuò)散612a，發(fā)射極擴(kuò)散612a與基極擴(kuò)散610a之間的界面區(qū)域增加。通過提供更低的發(fā)射極電阻，界面區(qū)域的增加補(bǔ)償了更高的集電極接觸電阻。

圖6b示出了雙極結(jié)晶體管裝置600b的平面圖。為了提高本發(fā)明的清晰性，金屬化堆棧在圖6b中并未示出。與圖6a類似的圖6b的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置600b包括具有多個環(huán)路部分的發(fā)射極擴(kuò)散612b，該環(huán)路部分限定穿過發(fā)射極擴(kuò)散612b的厚度的空穴。環(huán)路部分和所產(chǎn)生的空穴的組合可以被認(rèn)為是網(wǎng)狀部分的例子。基極擴(kuò)散610b由此包括多個內(nèi)部部分，該內(nèi)部部分在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上與彼此分隔開，但在發(fā)射極擴(kuò)散612b的下方通過共同的基礎(chǔ)部分(未示出)結(jié)合在一起。以此方式，內(nèi)部部分遠(yuǎn)離基礎(chǔ)部分?jǐn)U展，類似于插釘板上的釘。應(yīng)了解，盡管圖6b的裝置600b包括具體數(shù)量的基極擴(kuò)散612b的內(nèi)部部分，但根據(jù)本發(fā)明制造的裝置的基極擴(kuò)散中可以提供任何數(shù)量的內(nèi)部部分?；鶚O擴(kuò)散610b是單個連續(xù)連接結(jié)構(gòu)，其中基極擴(kuò)散610b的多個內(nèi)部部分中的每一個內(nèi)部部分通過連接到基礎(chǔ)部分而連接到在發(fā)射極擴(kuò)散612b下方的基極擴(kuò)散610b的外部部分614b。通過選擇內(nèi)部部分的數(shù)量、大小和形狀，裝置的特性可以被調(diào)適成能夠補(bǔ)償更高的集電極接觸電阻，該集電極接觸電阻是根據(jù)本發(fā)明制成的裝置可能具有的。

圖7示出了雙極結(jié)晶體管裝置700的平面圖。與圖5的裝置類似的裝置700的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

圖7的裝置700包括在外延層704的頂部上形成的基極擴(kuò)散710。裝置700包括接觸擴(kuò)散750?；鶚O擴(kuò)散710被外延層704圍繞，使得基極擴(kuò)散710不與接觸擴(kuò)散750直接連接。接觸擴(kuò)散750以一種方式設(shè)計，使得接觸擴(kuò)散750完全圍繞基極擴(kuò)散。應(yīng)了解，在其它例子中，接觸擴(kuò)散可以部分地圍繞基極擴(kuò)散710或在基極擴(kuò)散710周圍擴(kuò)展。通過減小發(fā)射極擴(kuò)散712與接觸擴(kuò)散之間的距離以及通過增加圍繞發(fā)射極擴(kuò)散712和基極擴(kuò)散710的有源區(qū)域的接觸擴(kuò)散750的區(qū)域，接觸擴(kuò)散750的此設(shè)計能夠減小穿過接觸擴(kuò)散750的擴(kuò)展電阻。

圖8a示出了雙極結(jié)晶體管裝置800a，該雙極結(jié)晶體管裝置800a對應(yīng)于圖5的裝置，其中示出了金屬化堆棧的部分。與圖5中示出的裝置類似的裝置800a的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置800a包括發(fā)射極端860a、基極端862a和接觸端864a。發(fā)射極端860a電耦合到發(fā)射極擴(kuò)散812a。發(fā)射極擴(kuò)散812a包括多個臂部分，且發(fā)射極端860a跨越發(fā)射極擴(kuò)散812a的多個臂部分中的一個或多個臂部分(并且在這個例子中，所有臂部分)的表面擴(kuò)展。通過跨越發(fā)射極擴(kuò)散812a的多個臂部分的表面擴(kuò)展，發(fā)射極端860a可以有利地與發(fā)射極擴(kuò)散812a的增加區(qū)域電接觸，并因此減小電接觸的電阻。

基極端862a電耦合到基極擴(kuò)散810a?；鶚O端862a跨越基極擴(kuò)散810a的表面擴(kuò)展；在這個例子中，基極擴(kuò)散810a包括多個臂，并且在這個例子中，基極端862a還包括相對應(yīng)的多個臂。應(yīng)了解，在其它例子中，基極端可以跨越基極擴(kuò)散的任何臂的至少部分的或一個或多個臂的表面擴(kuò)展。通過在基極端862a與基極擴(kuò)散810a之間提供較大的接觸面區(qū)域，可以減小圖8a的裝置800a的電連接的接觸電阻。

接觸端864a電連接到接觸擴(kuò)散850a。接觸擴(kuò)散850a包括多個臂，該多個臂與基極擴(kuò)散810a的多個臂交錯排列，其方式與圖5的裝置的方式類似。接觸端864a包括墊部分864a(p)和一個或多個擴(kuò)展部分864a(e)，該墊部分864a(p)可以提供適用于與外界連接的可焊接接觸。擴(kuò)展部分864a(e)跨越接觸擴(kuò)散850a的臂的表面擴(kuò)展，并由此與接觸擴(kuò)散850a的多個臂電接觸。通過與接觸擴(kuò)散850a的表面的較大區(qū)域電連接，接觸端864a提供電連接的低電阻。

圖8b示出了雙極結(jié)晶體管裝置800b，該雙極結(jié)晶體管裝置800b對應(yīng)于圖5的裝置，其中示出了金屬化堆棧的部分。與圖8a中示出的裝置類似的裝置800b的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置800b包括發(fā)射極端860b和基極端862b。相比于圖8a的裝置，發(fā)射極端860b以不同的幾何形式跨越發(fā)射極擴(kuò)散擴(kuò)展。類似地，相比于圖8a的裝置，基極端862b以不同的幾何形式跨越基極擴(kuò)散810b擴(kuò)展。應(yīng)了解，基于具體應(yīng)用，端的不同幾何配置可以用于針對端的不同極性來優(yōu)化接觸電阻。本文中端的極性是指端是雙極結(jié)晶體管的基極、發(fā)射極或集電極，還是mosfet的源極、漏極或柵極。晶體管的極性是指晶體管的結(jié)構(gòu)是p-n-p型裝置或n-p-n型裝置。

晶體管的不同極性的金屬端可以蜿蜒狀結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便減小頂接觸電阻并最大化接觸區(qū)域。

圖9a示出了垂直溝槽mosfet裝置900a的平面圖。應(yīng)了解，垂直溝槽mosfet裝置900a的特征可以與其它類型的mosfet一起使用。

圖9a的裝置900a包括安置在襯底(未示出)的頂部上的外延層904a。p型主體擴(kuò)散922a提供于外延層904a的頂部上，但并不一直向下擴(kuò)展到襯底(未示出)。外延層904a由此在主體擴(kuò)散922a與襯底之間提供阻擋層。n型源極擴(kuò)散920a提供于主體擴(kuò)散922a的頂部上，但并不一直擴(kuò)展穿過主體擴(kuò)散922a。主體擴(kuò)散922a由此在源極擴(kuò)散920a與外延層904a之間提供阻擋層。

主體擴(kuò)散922a和源極擴(kuò)散920a兩者都提供于圍繞柵極944a的環(huán)路配置中。柵極944a穿過源極擴(kuò)散920a的環(huán)路向下擴(kuò)展，而主體擴(kuò)散922a的環(huán)路朝向外延層904a擴(kuò)展。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可以為氧化層的絕緣層(未示出以提高本發(fā)明的清晰性)可以提供在柵極944a周圍，從而提供用于柵極944a與源極擴(kuò)散920a、主體擴(kuò)散922a和外延層904a中的每一個之間的電絕緣。源極擴(kuò)散920a、主體擴(kuò)散922a和柵極944a可以被認(rèn)為形成裝置900a的切換區(qū)。

在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上，裝置900的切換區(qū)被接觸擴(kuò)散950a圍繞。如在圖5的裝置中，圖9的裝置900包括具有多個臂的切換區(qū)，該多個臂與接觸擴(kuò)散950a的多個臂交錯排列。圖9a中的切換區(qū)的每個臂包括主體擴(kuò)散922a的一部分、源極擴(kuò)散920a的一部分和柵極944a的一部分。

在這個例子中，接觸擴(kuò)散950a的第一臂950a(i)在主體擴(kuò)散922a的第一臂922a(i)與主體擴(kuò)散922a的第二臂922a(ii)之間交錯排列。通過選擇接觸擴(kuò)散950a和切換區(qū)的配置、形狀、大小和交叉程度，可以有利地調(diào)節(jié)裝置900a的特性。應(yīng)了解，為了提高本發(fā)明的清晰性，金屬化堆棧在圖9a中并未示出。

圖9b示出了mosfet裝置900b的平面圖。相比于圖9a，mosfet裝置900b提供垂直溝槽mosfet的替代例子。與圖9a類似的圖9b的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置900b具有包括多個垂直柵極部分(例如第一垂直柵極部分944b(i))的柵極944b，該多個垂直柵極部分穿過主體擴(kuò)散922b和源極擴(kuò)散920b向下朝外延層904b擴(kuò)展。應(yīng)了解，盡管裝置900b包括具體數(shù)量的垂直柵極部分，但是裝置可以被制成具有任何數(shù)量的垂直柵極部分。因此，主體擴(kuò)散922b包括多個環(huán)路，其中每一個垂直柵極部分的周圍有一個環(huán)路，且類似地，源極擴(kuò)散920b包括多個環(huán)路，其中每一個垂直柵極部分的周圍有一個環(huán)路。通過配置多個垂直柵極部分的數(shù)量、大小、形狀位置和空間分布，可以有利地調(diào)節(jié)裝置900b的特性。

圖10a示出了與圖9a的裝置類似的mosfet裝置1000a，其中描繪了金屬化堆棧的另外細(xì)節(jié)。與圖9a的特征類似的圖10a的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置1000a包括源極端1060a、漏極端1062a和柵極端1064a。端1060a、1062a、1064a可以使用錫焊技術(shù)焊接。源極端1060a電耦合到源極擴(kuò)散1020a。漏極端1062a電耦合到接觸擴(kuò)散1050a。柵極端1064a電耦合到柵極1044a。

在這個例子中，源極端1060a包括多個臂，該多個臂對應(yīng)于源極擴(kuò)散1020a的臂，例如第一源極端臂1060a(i)。在這個例子中，接觸擴(kuò)散1050a包括多個臂，并且漏極端1062a也包括多個臂，該多個臂對應(yīng)于接觸擴(kuò)散1050a的臂，例如第一漏極端臂1062a(i)。在這個例子中，柵極1044a還包括多個臂，并且柵極端1064a包括相對應(yīng)的多個臂，例如第一柵極端臂1064a(i)。應(yīng)了解，盡管裝置1000a具有具體數(shù)量的前述臂，但一般來說，裝置可以根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造成具有任何數(shù)量的此類臂。通過與多個臂電接觸，源極端、漏極端和柵極端可以提供用于低接觸電阻，并由此改進(jìn)裝置1000a的功能。

圖10b示出了類似于圖10a的裝置的mosfet裝置1000b，其中描繪了金屬化堆棧的替代拓?fù)洹Ｅc圖10b的特征類似的圖10a的特征已經(jīng)給定類似參考標(biāo)號且此處可以不必另外論述。

裝置1000b包括源極端1060b、漏極端1062b和柵極端1064b。源極端1060b包括蜿蜒結(jié)構(gòu)1060b(m)，該蜿蜒結(jié)構(gòu)1060b(m)與柵極端1064b的臂結(jié)構(gòu)1064b(l)交錯排列。應(yīng)了解，源極端、柵極端和漏極端的多個不同的可能幾何形式可以適合用作本發(fā)明的裝置的一部分，并且通過適當(dāng)配置端的幾何形式，所產(chǎn)生的裝置的性能可以被有利地調(diào)節(jié)到適合具體應(yīng)用。

圖11示出了提供用于根據(jù)本發(fā)明制造裝置的方法的流程圖1100。方法包括第一步驟1102：提供摻雜的半導(dǎo)體襯底。方法包括第二步驟1104：在襯底的頂部上提供外延層，該外延層具有濃度比襯底低的摻雜物。方法包括第三步驟1106：在外延層的頂部上提供切換區(qū)；以及將接觸擴(kuò)散安置在外延層的頂部上，該接觸擴(kuò)散具有濃度比外延層高的摻雜物；其中外延層由此在接觸擴(kuò)散與襯底之間形成阻擋層。

在圖11的例子中，第三步驟包括作為單個處理步驟的一部分提供切換區(qū)和接觸擴(kuò)散。應(yīng)了解，在其它例子中，圖11的第三處理步驟可以分成可以按任何方便的次序依次執(zhí)行的多個獨立步驟。

本發(fā)明的實施例可以提供多個有利特征。例如，根據(jù)本發(fā)明制造的裝置的端可以通過常規(guī)的錫焊方法焊接。發(fā)射極/源極和集電極/漏極有源區(qū)域處理的整合可以在一個處理步驟內(nèi)實現(xiàn)。因此，可以應(yīng)用相同組的設(shè)備和相同的處理階段以產(chǎn)生半導(dǎo)體裝置的發(fā)射極/源極和集電極/漏極的有源區(qū)域。使用本發(fā)明的架構(gòu)，可以提供足夠低的集電極/漏極前接觸電阻，以用于使用本發(fā)明的架構(gòu)的最先進(jìn)的雙極結(jié)晶體管和mosfet。可以提供在各種半導(dǎo)體生產(chǎn)流程內(nèi)整合起來便宜且容易的系統(tǒng)架構(gòu)。這對于離散雙極結(jié)晶體管和mosfet制造工藝流程是尤其合乎需要的。

本發(fā)明的實施例可以一方面提供有利的替代技術(shù)，該替代技術(shù)就流程整合、工具和處理而言相對便宜，且另一方面，提供可能在各種擴(kuò)散處理步驟之間產(chǎn)生協(xié)同作用的技術(shù)。具體來說，對于相同設(shè)備上的不同有源區(qū)域，例如發(fā)射極和集電極，使用相同的處理步驟可以是有利的，且在相同的處理階段也這么做是有利的。

對于所有極性來說，芯片級封裝(chip-scalepackage，csp)裝置可以具有可焊接的前接觸，從而能夠連接到可能包括惡劣環(huán)境的外界。對于常規(guī)的垂直晶體管裝置來說，在不損失電氣性能的情況下，集電極/漏極接觸必須被重定位到前面。

在沒有專門的穿孔接觸處理的情況下，通過使用經(jīng)由外延層和襯底的電接觸以及將集電極/漏極前接觸整合到發(fā)射極/源極過程流中來應(yīng)用集電極/漏極前接觸，整個系統(tǒng)架構(gòu)和處理流大體上可以降低復(fù)雜度并減少成本。通過應(yīng)用較大的集電極/漏極襯底和接觸區(qū)域，或通過應(yīng)用具有環(huán)路配置以最有效地使用有源區(qū)域的發(fā)射極/源極擴(kuò)散，可以補(bǔ)償增加的接觸電阻。所呈現(xiàn)的架構(gòu)可以容易地整合到標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體處理流中且相對于芯片級封裝或裸管芯裝置的擁有成本而言呈現(xiàn)便宜的解決方案。

應(yīng)了解，稱為耦合的任何組件可以直接或間接地耦合或連接。在間接耦合的情況下，另外的組件可以位于據(jù)稱將耦合的兩個組件之間。

在本說明書中，已經(jīng)依據(jù)選定的細(xì)節(jié)集合呈現(xiàn)示例實施例。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可以實踐包括這些細(xì)節(jié)的不同選定集合的許多其它示例實施例。希望所附權(quán)利要求書涵蓋所有可能的示例實施例。