專利名稱：晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子器件，尤其是一種雙極晶體管。
雙極晶體管廣泛用于計(jì)算機(jī)處理器、存儲(chǔ)器、電源設(shè)備等數(shù)字和模擬電路中，雙射極晶體管用作信號(hào)放大，開關(guān)、產(chǎn)生偏置等目的。由于其高速特點(diǎn)，雙射極晶體管廣泛用于快速存儲(chǔ)器，快速邏輯電路，以及其它用于數(shù)據(jù)及電話通信的其它超高速產(chǎn)品中。
雙極晶體管設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要目標(biāo)包括降低晶體管產(chǎn)生的噪聲，產(chǎn)生高電流和高功率增益(以允許低功率運(yùn)行)，以及高頻范圍(從而允許高速)，另一目的則是類似的晶體管電特性的良好匹配，基極一射極電壓VBE的良好匹配，對(duì)于依賴于用多個(gè)相似電特性的晶體管的單片電路尤為重要。
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，就要減小晶體管基極、射極和集電極阻抗以及集電極-基極容抗，并增加射極與基極面積之比，尤其是，基極阻抗是產(chǎn)生晶體管噪聲的主要因素，進(jìn)而，基極阻抗使晶體管頻率范圍下降，因?yàn)榫w管功率增益的最高頻率fmax與基極阻抗成反比，參見G.Gonzales"微波晶體管放大器"(Prentice-Hall，1984)，第33頁。其內(nèi)容引用為本說明書的一部分，射極與集電極阻抗也對(duì)噪聲產(chǎn)生影響，進(jìn)而，它們還會(huì)降低電流增益和功率增益。此外，射極阻抗在高晶體管電流時(shí)尤其難于產(chǎn)生良好的VBE匹配，射極和集電極阻抗以及基極一集電極容抗降低晶體管頻率范圍，因?yàn)樗鼈兘档皖l率fmax和單位電流增益頻率頻率fT。射極與基極面積之比的減小還將導(dǎo)致fT和fmax參數(shù)下降，參見W.Burger等人的"BCTM處理"，BCTM1990，第78-81頁。因此，減少基極、射極和集電極阻抗和基極一集電極容抗并增加射極與基極面積之比是晶體管設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)。
另一目標(biāo)是小尺寸，用于獲得集成電路的高集成度。此外，減小基極尺寸亦減小了基極一集電極容抗。


圖1為先有技術(shù)晶體管110的平面圖，該晶體管具有三個(gè)射極120-1、120-2和120-3，它們延展通過位于其下的方形基極130。集電極(未示出)在基極下面并與集電極接觸區(qū)140-1，140-2電接觸，低阻抗射極接觸區(qū)150與射極內(nèi)連，低阻抗基極接觸區(qū)位于基極之上并圍繞射極和在射極之間延伸，接觸開孔164-1～164-6，170-1～170-8，以及180-1～180-6位于晶體管上的隔離層中，從而使射極、基極及集電極與隔離層上的導(dǎo)電層所接觸。
射極120-i較窄，也就是射極寬度WE較小，以便減小本征基極阻抗(RBI)，即在射極下面部分的基極部分的基極電流阻抗，請(qǐng)注意，在射極下面的基極部分(本征基極)通常在垂直剖面位置較細(xì)(比其它基極部分)而且摻雜也少于其它基極部分，因此本征基極阻抗是總基極阻抗的一個(gè)重要分量，射極的數(shù)量(三個(gè))根據(jù)所需的射極電流進(jìn)行選擇以獲取理想的基極一射極結(jié)區(qū)域。射極接觸區(qū)開孔164-i與射極分開并未對(duì)射極寬度構(gòu)成限制-該接觸開孔比射極寬以便在開孔中獲得低接觸阻抗。基極接觸區(qū)部分160-1，160-2在射極120-i之間延伸以減少基極阻抗。
一般而言，減少基極、射極和集電極阻抗并提供小的幾何尺寸和低基極一集電極容抗是相互矛盾的，因此要小心仔細(xì)地予以評(píng)估。例如，把射極做窄會(huì)減小基極阻抗，但卻會(huì)增加射極阻抗。當(dāng)較多射極被需要以取得良好的基一射極面積時(shí)，基極尺寸也會(huì)增加，基極接觸區(qū)部分160-1，160-2在射極之間延伸，從而減小基極阻抗，但增加了基極的尺寸，增加的基極尺寸導(dǎo)致高的基極一集電極容抗。通過增加沿射極方向的基極和集電極尺寸，基極和集電極阻抗可望減小，但隨之而來的問題便是基極尺寸增加，基極-集電極容抗及射極阻抗增加，如此，需要一種可以同時(shí)提供低的基極、射極和集電極阻抗，小的基極尺寸，小的總體尺寸以及低基極-集電極容抗的晶體管。
晶體管110的射極與基極面積之比等于總的射極寬度與基極寬度之比n×WE/WB，其中n＝3為射極的數(shù)量，該比率可通過增加總的射極寬度n×WE或減小基極寬度WB的途徑而予減小。增加總的射極寬度n×WE通常是不很理想的，因?yàn)檫@會(huì)增加基極阻抗。但是，基極寬度WB可能無限止減小而低于一限度，因?yàn)樵谏錁O120-i和基極接觸區(qū)160之間需要一最小距離。因此，需要一種具有高的射極與基極面積比而保持同樣的射極寬度并滿足設(shè)計(jì)要求的晶體管。
本發(fā)明提供了一種具有低的基極、射極和集電極阻抗，較小的基極尺寸及總尺寸，低的基極-集電級(jí)容抗以及高射極/基極面積之比的晶體管。這些和其它優(yōu)點(diǎn)是通過沿基極頂部表面邊界擴(kuò)展射極，并形成多個(gè)射極以增加其周長(zhǎng)和可用于基極電流流通的邊數(shù)而予實(shí)現(xiàn)的。例如，在某些實(shí)施例中，基極頂部表面是一圓形或一具有至少五個(gè)邊的多邊形。每一射極基本為L(zhǎng)形，有一部分從基極頂部表面邊界以徑向延伸到基極頂部表面的中心，而另一部分沿基極頂部表面延伸并靠近邊界，這樣一種射極有五段疊蓋于基極內(nèi)部的邊以及有較長(zhǎng)的周長(zhǎng)，較多的邊及較長(zhǎng)的周邊減小了基極和集電極阻抗，每個(gè)射極可做得相當(dāng)短以減小射極阻抗，同時(shí)，所有射極的總長(zhǎng)度是大的，因?yàn)樯錁O位于基極頂部表面的邊界且該邊界較長(zhǎng)，其結(jié)果導(dǎo)致大的射極面積，因此可得高的射極和基極面積之比。
本發(fā)明在某些實(shí)施例中，在頂部的非本征基極采用低電阻率的材料，即鈦硅合金。由于基-射極結(jié)沒有延展通過基極，該低電阻率材料互連至射極之間的基極表面，從而使得無需要基極接觸區(qū)在射極之間延展?；鶚O尺寸因此可以減小，其結(jié)果是提高了集成度而減小了基極一集電極容抗。
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征描述如下圖1是先有技術(shù)晶體管的平面圖;
圖2是本發(fā)明的晶體管的平面圖;
圖3是圖2所示晶體管的垂直剖面圖;
圖4是圖2所示晶體管的一部分的平面圖;
圖5是所示本發(fā)明的晶體管的平面圖;
圖6是圖5所示晶體管的垂直剖面圖;
圖7是本發(fā)明的晶體管的一部分平面圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例如圖2所示，是本發(fā)明的晶體管210的平面圖，圖3是晶體管210的左半側(cè)的剖面圖。雖然晶體管210是一個(gè)NPN型管，但只要改變晶體管210的導(dǎo)電型即可獲得一個(gè)同樣的PNP型晶體管。
如圖2所示，每個(gè)射極120-1至120-5從位于基極130的頂部表面的邊界130B水平地延伸到頂部表面中并終止于該頂部表面之中?；鶚O頂部表面的頂視圖呈圓形，基極130包括一個(gè)基本為圓柱形的P型摻雜區(qū)220(圖3)，該摻雜區(qū)在單晶硅襯底230中?；鶚O130還包括高熔點(diǎn)金屬硅化物240(即鈦硅合金)，它覆蓋在區(qū)域220上并與之接觸，在某些實(shí)施例中，邊界130B的平面圖是一多邊形而非圓形，該多邊形至少有五個(gè)邊，但該邊界130B可為圓形或橢圓形或其它可適用形狀。
射極120-1基本為L(zhǎng)型，射極120-1的120-1-1部分從基極頂部表面的邊界處延展到基極頂部表面之中，射極120-1的120-1-2部分則水平地以一角度擴(kuò)展到120-1-1部分。在某些實(shí)施例中，這兩部分并不相交，盡管在圖2中它們相交。例如，該兩部分相互間有一角度并由一個(gè)和第三部分所結(jié)合，例如該第三部分沿一圖滑曲線擴(kuò)展并與120-1-1和120-1-2部分交接。
每一射極120-2至120-5與120-1有類似形狀。
每一射極120-i包括覆蓋在基極130上的接觸導(dǎo)電層250的部分。導(dǎo)電層250由多晶硅層260(圖3)的n+部分以及來自n+多晶體的金屬硅化物240所構(gòu)成，每一射極120-i還包括襯底230部分的n+區(qū)370。該區(qū)在導(dǎo)電層250的多晶硅部分之下但在基極上面。二氧化硅隔離層376在射極120的多晶硅側(cè)壁上以將射極與基極130的金屬硅化物部分隔離開來。
接觸導(dǎo)電層250的外邊界250B從平面圖看呈圓形，但其位于射極接觸區(qū)開孔174-1、174-2處都為突出狀250-1、250-2以便與接觸開孔相適配;除突出部外，導(dǎo)電層250的寬度窄到約為0.8μm(在一實(shí)施例中)，從而使集電極接觸區(qū)140-1、140-2很靠近射極120，其結(jié)果是得到了小尺寸的晶體管，集電極阻抗也由于射極和集電極接觸區(qū)之間的短集電極電流通路而減小。
在某些實(shí)施例中，外邊界250B為橢圓形或多邊形，除了在射極接觸開孔位置之處以外，其它形狀亦可采用。
射極接觸開孔174-1、174-2終止于導(dǎo)電層250處而非相應(yīng)射極120處，從而允許射極窄于接觸開孔。每一射極120-i約為0.8μm寬，而每一接觸開孔174-i的平面圖為-1.0×1.0μm的正方形。
基極130以及位于基極下面的n-型集電極382(圖3)由氧化物區(qū)域386所圍繞，氧化物區(qū)域386將基極和集電極與集成電路的其它部分隔離開來，N+埋層390在集電極382和圍繞氧化物場(chǎng)386的下面并提供一個(gè)從集電極到n+沉接區(qū)394-1、394-2的低阻抗通路，該埋層和沉接區(qū)具有比集電極更低的阻抗。沉接區(qū)394-i，i＝1，2擴(kuò)展至襯底230的頂部表面，從而允許集電極與頂部表面電接接觸，沉接區(qū)394-i基本圍繞射極。除沉接區(qū)外，基極和集電極被中斷以便為突出部分250-1，250-2提供空間，氧化物區(qū)域386環(huán)繞沉接區(qū)并由晶體管延展至基極/集電極和沉接區(qū)之外。
在平面圖中，沉接區(qū)394-1的頂部表面的內(nèi)邊界394-1B-1(圖2和外邊界394-1B-2為圓形，或橢圓形，或多邊形，或其它形狀，沉接區(qū)394-2的頂部表面的內(nèi)邊界394-2B-1和外邊界394-2B-2也是圓形，橢圓形或多邊形或其它形狀。
集電極接觸區(qū)140-1，140-2形成在多晶硅層260的n+部分和覆蓋金屬硅化物240的多個(gè)沉接區(qū)394-1和394-2上?；鶚O中間的基極接觸區(qū)160從多晶硅層的P+部分和覆蓋金屬硅化物開始形成，絕緣體396可以是二氧化硅，其覆蓋在基極，射極和集電極上。基極接觸開孔170，集電極接觸開孔180-1至180-4，以及射極接觸開孔174-1、174-2形成在絕緣體396中以允許對(duì)基極接觸區(qū)160，集電極接觸區(qū)140-1、140-2，以及接觸導(dǎo)電層250相接觸。
晶體管210的阻抗較低，基原因在于當(dāng)給定射極面積和射極寬度時(shí)，晶體管210有一五個(gè)射極周邊可供基極電流流通。例如，如圖4所示，射極120-1有五個(gè)邊120B-1至120B-5，通過它們，基極電流在其下方流入射極。而在圖1的先有技術(shù)晶體管110中，射極只有兩個(gè)邊，晶體管210中的基極電流通路從五個(gè)邊120B-1至120B-5開始沿其下方水平地延伸離開基一射極結(jié)。
在給定射極面積和寬度后，晶體管210的射極周邊的增加從以下示例中可以看出，假設(shè)基極130的平面圖為一半徑為R3-3.4μm的圓，射極120-1的邊120B-4為半徑為R1＝1.9μm的圓弧，邊120B-3為一長(zhǎng)度為0.9μm的徑向段，邊120B-2為一半徑為R2＝R1+0.9＝2.8μm的圓弧，邊120B-6沿頂部表面邊界130B延伸，其長(zhǎng)度為0.8μm，邊120B-1為一長(zhǎng)度是R3-R2＝0.6μm的徑向段，邊120B-5是一長(zhǎng)度為R3-R1＝1.5μm的徑向段。再假設(shè)如果邊120B-3沿半徑連續(xù)延長(zhǎng)，則其可與邊界130B相交于點(diǎn)120B-3C處。該點(diǎn)與邊120B-6之距離為0.8μm。
在這些設(shè)定條件下，邊120B-2的長(zhǎng)度為0.8/R3×R2＝0.66μm(在計(jì)算中，所有數(shù)字只保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。而邊120B-4之長(zhǎng)為0.8/2/R3×R1＝0.89μm。
這些尺寸提供了約為0.8μm的射極長(zhǎng)度。尤其是射極120-1-1部分的寬度較邊120B-6為小，因此小于0.8μm，而120-1-2部分的寬度與邊120B-3之長(zhǎng)度相等，為0.9μm，選擇較窄的射極寬度是要獲得低基極阻抗。
用于基極電流流通的射極周邊，即邊120B-1至120B-5的總長(zhǎng)度為0.6+0.66+0.9+0.89+1.5＝4.55μm。
射極120-1之面積則為π(R23-R22)×0.8/(2π×R3)+π(R22-R21)×1.6/(2π×R3)＝1.43μm2
因此，本例中的晶體管每1.43μm2有0.55μm的周邊供基極電流流通(雖然晶體管210可以有其它射極，它們并未包括在這一計(jì)算中，因?yàn)槿羧绱?，一定射極面積的射極周長(zhǎng)會(huì)保持一樣，如果其它射極有與射極120-1相同的形狀及尺寸的話)。
現(xiàn)在來比較先有技術(shù)晶體管110(圖1)，極設(shè)晶體管110具有同樣的射極面積1.43μm2且有同樣的射極寬度WE＝0.8μm。晶體管110只有1.43/0.8×2＝3.58μm的射極周邊供基極電流流通。這一數(shù)字與晶體管210的4.55μm相比，大約低了27%。進(jìn)而，在晶體管210中，每一射極有五個(gè)邊可供基極電流流通，而先有技術(shù)的晶體管110則只有兩個(gè)邊。
較長(zhǎng)的射極周邊以及較多的射極邊導(dǎo)致基極和集電極阻抗的極大下降，由A.A.Iranmanesh等人在1992年9月25日提交的美國專利申請(qǐng)07/951，524對(duì)此情況有詳細(xì)解釋，該申請(qǐng)作為本說明書的一部分結(jié)合進(jìn)來。
低基極阻抗導(dǎo)致低晶體管噪聲以及高頻率范圍，進(jìn)而，低基極阻抗?jié)M足了在減小基極面積的情況下的噪聲和頻率范圍要求，從而提高了集成度并降低基極-集電極容抗，該低集電極阻抗可獲取高晶體管頻率范圍、高電流增益、高功率增益以及低晶體管噪聲。
由于這些實(shí)施例中的每個(gè)射極120-i很短，所以射極阻抗很低，而且每個(gè)射極靠近射極接觸開孔174-1，174-2，進(jìn)而，晶體管210有五個(gè)并聯(lián)的射極，所以這些射極的硅化物部分的總阻抗只有一個(gè)射極的硅化物部分的阻抗的1/5。
在一些實(shí)施例中，沿導(dǎo)電層250提供更多的射極接觸開孔還可進(jìn)一步減小射極阻抗，在一些實(shí)施例中，附的突出部分與導(dǎo)電層一起提供，以適配附加的射極接觸開孔，而沉接區(qū)394-i被中斷以為這些突出部提供空間，類似的射極接觸開孔在A.A.Iranmanesh提交的美國專利申請(qǐng)"晶體管及其制造方法"中已有敘述，該申請(qǐng)?zhí)卮私Y(jié)合到本申請(qǐng)中。
低射極阻抗可取得高電流驅(qū)動(dòng)，大功率增益，良好的VBE匹配以及低晶體管噪聲，其原因如上所述。
在一些實(shí)施例中，由于去消了的射極之間的基極接觸區(qū)(參見圖1先有技術(shù)中的基極接觸區(qū)部分160-1，160-2)，晶體管的基極尺寸和總尺寸減小了;晶體管210中的基極接觸區(qū)160不需在射極之間延伸，因?yàn)樯錁O間的基極區(qū)由低阻抗金屬硅化物240連到基極接觸區(qū)160，(在某些實(shí)施例中，金屬硅化物240為鈦硅合金，其電阻率為2Ω/每平方)小基極尺寸可獲得低的基極-集電極容抗，高頻率范圍，以及高集成度，如上所述。
晶體管210的射極面積與基極面積之比很大，因?yàn)樯錁O沿基極頂部表面邊界延伸，尤其是，射極部分120-1-2沿邊界130B靠著它延伸。將射極沿邊界設(shè)置而非穿過圖1所示之邊界增加射極長(zhǎng)度，從而增加了射極面積，而沒有增加射極寬度。
射極面積AE與基極面積AB之比的改進(jìn)由圖4的實(shí)施例而以說明，假設(shè)基極頂部表面邊界130B為圓形，射極邊120B-2和120B-4為圓弧，而邊120B-1，120B-3和120B-5為徑向線段，再?zèng)]基極接觸開孔170為圓形，基極接觸開孔160也是圓形，而下列尺寸為設(shè)計(jì)要求的最小尺寸基極接觸開孔170的直徑為1.0μm;基極接觸區(qū)160的徑比基極接觸開孔170的半徑大0.4μm，基極接觸區(qū)160和射極之間的徑向距離為1.0μm，120B-6的延長(zhǎng)為0.8μm，120B-3的邊長(zhǎng)為0.9μm，而點(diǎn)120B-3C，離邊120B-6為0.8μm。這些最小尺寸提供了上述計(jì)算周邊長(zhǎng)度的例子。尤其是，R1＝1.9μm，R2＝2.8μm，而R3＝3.4μm，射極120-1的面積在上述例子中為1.43μm2。
假設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)則要求在沿邊界130B的射極之間的距離最小為0.8μm，從而點(diǎn)120B-3C與下一個(gè)逆時(shí)鐘射極(未示出)的距離必須是沿邊界測(cè)量為至少0.8μm。如此，每個(gè)射極120-i沿邊界130B占用了0.8×3＝2.4μm。邊界130B的長(zhǎng)度為2π×R3＝21.36μm。因此，晶體管210可以有8個(gè)與射極120-1具有同樣形狀和尺寸的射極。因此，總的射極面積AE為1.43×8＝11.44μm2。
基極面積AB＝πR23＝36.32μm2。比率AE/AB＝0.31。
與之對(duì)照，采用相同射極寬度及同樣設(shè)計(jì)規(guī)則和最小尺寸的圖1先有技術(shù)的晶體管110的AE/AB比值為0.22。即，假定圖1的射極寬度為WE＝0.8μm，每個(gè)基極接觸區(qū)部分160-1，160-2的寬度為0.8μm;相鄰基極接觸區(qū)部分160-i和射極120-i之間的距離為1.0μm;而在射極120-1左邊的基極部分和在射極120-3右邊的基極部分均為1.5μm寬，以使基極接觸區(qū)160在射極兩側(cè)與基極相接觸。因此總基極寬度WB為3×0.8+2×0.8+4×1.0+2×1.5＝11.0μm。比率AE/AB＝3×WE/WB＝0.22。該值小于晶體管210的值0.31大約1.4倍。AE/AB比值增加140%導(dǎo)致fT和fmax參數(shù)的大幅增加，從而大大擴(kuò)展了晶體管的頻率范圍。
由于沉接區(qū)394-1，394-2基本環(huán)繞射極，晶體管210具有低的集電極阻抗，如A.A.Jmanmanesh，提交的前述"晶體管及其創(chuàng)造方法"中所述。
圖5和圖6分別示出高性能晶體管510的平面圖和剖面圖。圖6中示出了剖面圖的右半部。晶體管510與圖2-4的晶體管210類似，但晶體管510有一個(gè)在環(huán)形基極130中間的集電極接觸區(qū)140-4，附加的沉接區(qū)394-3(圖6)將埋層390連接到集電極接觸區(qū)140-3處的襯底表面，附加的集電極接觸開孔180-5終止了集電極接觸區(qū)。附加的集電極接觸區(qū)和附加的沉接區(qū)進(jìn)而減小了集電極阻抗。
晶體管510的基極頂部表面有一內(nèi)邊界130B-1和一外邊界130B-2。每一邊界130B-i為圓形，或橢圓形，或多邊形，或其它形狀，與晶體管210的邊界130B類似，尤其在某些實(shí)施例中，邊界130B-1或130B-2均為至少有5個(gè)邊的多邊形。
基極接觸開孔為170-1到170-4。
圖7是晶體管710一部分的一平面圖，其中，射極120-1至120-4中的每一個(gè)都有三個(gè)邊，兩個(gè)邊從基極頂部表面徑向延伸而一個(gè)邊與該兩邊相連。沉接區(qū)和集電極接觸區(qū)未示出，但與晶體管210相似。射極接觸開孔(未示出)終止于接觸導(dǎo)電層250處，在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電層250有突出部，射極接觸開孔終止于此處，正如晶體管210一樣。
在某些實(shí)施例中，晶體管710有一環(huán)形基極，附加的沉接區(qū)，以及在基極中間的集電極接觸區(qū)與晶體管510相似。
圖2-7的晶體管210，510和710在某些實(shí)施例中是用下述對(duì)比文件所述工藝制造的。這些文件包括A.Iranmanesh等人在92年9月25日提交的"晶體管及其制造方法"，申請(qǐng)?zhí)枮?7/951，524的美國專利申請(qǐng)，V.Ilderem等人90年4月2日提交的"BICMOS設(shè)備及其制造方法"，申請(qǐng)?zhí)枮?7/502，943的美國專利申請(qǐng);A.G.Solheim等人90年4月2日提交的"高性能半導(dǎo)體設(shè)備及其制造"，申請(qǐng)?zhí)枮?7/503，498的美國專利申請(qǐng);以及A.Iranmanesh等人"具有先進(jìn)BICMOS的總系統(tǒng)方法"論文，該文發(fā)表在“固態(tài)技術(shù)”，92年7月版，第37-40頁，在一些實(shí)施例中，晶體管210、510和710按下述方法創(chuàng)造。
構(gòu)成襯底230的底部的P襯底520被掩膜處理以限定埋層390，n型摻雜物被加入以形成埋層。
N-型外延層530在襯底520上生長(zhǎng)以提供襯底230的頂面部分。n+型埋層由于摻雜過擴(kuò)散的原因部分地延展進(jìn)入外延層，沉接區(qū)394被n型摻雜，然后多晶硅層260由P摻雜物淀積和摻雜。P型摻雜物過擴(kuò)散進(jìn)入外延層530并將區(qū)域220轉(zhuǎn)變成P導(dǎo)電型。附加的P和n摻雜物有選擇地進(jìn)入多晶硅層以致于該多晶硅在接觸導(dǎo)電層250和集電極接觸區(qū)140處被摻雜，而多晶硅在基極接觸區(qū)160處成為P+型摻雜，然后對(duì)多晶硅層進(jìn)行掩膜和蝕刻以限定接觸導(dǎo)電層250，基極接觸區(qū)160，以及集電極接觸區(qū)140。在多晶硅層260的摻雜物過擴(kuò)散進(jìn)入外延層530以形成n+射極區(qū)370并在靠近基極接觸區(qū)160的基極區(qū)220中增加了P摻雜物濃度，對(duì)多晶硅層260的過蝕刻被控制以使其深度大于射極區(qū)370，從而減小射極-基極容抗。在某些實(shí)施例中，區(qū)域370的深度標(biāo)為500A而多晶硅被蝕刻的深度從外延層530的表面起約為1200A。
附加的P型摻雜物被引入非本征基極(即未被射極覆蓋的基極部分)二氧化硅隔離物376圍繞射極而形成，金屬硅化物240、二氧化硅396、接觸開孔180、170和174，以及覆蓋金屬層(未示出)按照如前述美國專利申請(qǐng)07/503，498(Solheim等人)所述方法形成。
雖然本發(fā)明已參照上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，其它實(shí)施例和變型仍可實(shí)現(xiàn)，但其為本發(fā)明的權(quán)利要求所限定，本發(fā)明并未限定射極的數(shù)量及特定形狀。在某些實(shí)施例中，例如，至少一個(gè)射極為T型，例如，見圖2的部分120-1-2從部分120-1-1順時(shí)鐘和逆時(shí)鐘延展。在一些實(shí)施例中，部分120-1-1在部分120-1-2之外朝基極中心延展。進(jìn)而，在一些實(shí)施例中，集電極接觸區(qū)和沉接區(qū)完全環(huán)繞基極和集電極。本發(fā)明包括了改變NPN晶體管的導(dǎo)電型而得到的PNP管。這二者均在本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明亦不受特定材料的限制。本發(fā)明包括非硅化材料的晶體管，包括鍺和鍺砷晶體管。
權(quán)利要求
1.一種晶體管，包括一個(gè)集電極；一個(gè)覆蓋于該集電極上的基極，該基極有一頂部表面；以及一個(gè)第一射極，該射極位于所述基極的頂部表面并包括一個(gè)第一部分，該部分在平面上從所述基極的頂部表面的一個(gè)邊界處延伸進(jìn)入所述頂部表面，以及一個(gè)第二部分，該部分以一角度水平地延伸到所述第一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，還包括一個(gè)疊加在所述基極頂部表面并與所述第一射極分離的第二射極，該第二射極包括一個(gè)第一部分，該部分在平面上從所述基極的頂部表面邊界延伸進(jìn)入所述頂部表面;以及一個(gè)第二部分，該部分在平面上以一定角度延伸到所述第一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，所述基極的頂部表面在平面上基本為一至少有5個(gè)邊的多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，所述基極的頂部表面在平面上基本為圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，所述第一射極的第二部分覆蓋在所述基極的頂部表面邊界上。
6.根據(jù)權(quán)利1的晶體管，其特征在于，所述集電極是在有一頂部表面的半導(dǎo)體襯底上形成的;以及所述襯底包括一個(gè)將所述集電極與所述襯底的頂部表面連到一定的導(dǎo)電區(qū)，該導(dǎo)電區(qū)的至少一部分水平地圍繞所繞集電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，所述集電極是在有一頂部表面的半導(dǎo)體襯底上形成的;以及所述襯底包括一個(gè)將所述集電極與所述襯底的表面進(jìn)行連接的導(dǎo)電區(qū)，該導(dǎo)電區(qū)至少有一部分被所述集電極水平地環(huán)繞。
8.一種晶體管，包括一個(gè)集電極;一個(gè)疊加于該集電極上的基極，該基極有一頂部表面，該表面有一從平面看基本為至少有五個(gè)邊的多邊形邊界;以及一個(gè)第一射極，該射極位于所述基極的頂部表面以覆蓋所述頂部表面的外邊界的一部分而非全部外邊界。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其特征在于，所述第一射極在平面上基本為-L形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其特征在于，還包括一個(gè)與所述第一射極隔開的一個(gè)第二射極，該第二射極疊蓋在所述基極的頂部表面以覆蓋所述頂部表面外邊界的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的晶體管，其特征在于，每個(gè)第一和第射極在平面上呈L形。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其特征在于，所述集電極形成在具有一頂部表面的半導(dǎo)體襯底中;以及所述襯底包括一導(dǎo)體區(qū)以使所述集電極連到所述襯底的頂部表面，使至少一部分所述區(qū)域水平地環(huán)繞所述集電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的晶體管，其特征在于，所述集電極形成在具有一頂部表面的半導(dǎo)體襯底中;以及所述襯底包括一個(gè)連接所述集電極到所述襯底的頂部表面的導(dǎo)電區(qū)，所述集電極水平地環(huán)繞至少一部分所述導(dǎo)電區(qū)。
14.一種晶體管，包括一個(gè)集電極;一個(gè)疊蓋在該集電極上的基極，所述基極有一頂部表面，該表面的平面圖基本為一圓形的外邊界;以及一個(gè)第一射極，該射極疊蓋在所述基極的頂部表面，覆蓋所述頂部表面的一部分而非全部外邊界。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其特征在于，所述第一射極的平面圖基本為L(zhǎng)形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其特征在于，還包括一個(gè)與所述第一射極分開的第二射極，該第二射極覆蓋在所述基極頂部表面上從而覆蓋一部分所述頂部表面的外邊界。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的晶體管，其特征在于，每個(gè)所述第一和第二射極的平面圖基本呈L形。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其特征在于，所述集電極形成在有一頂部表面的半導(dǎo)體襯底中;以及所述襯底包括一個(gè)導(dǎo)電區(qū)，該區(qū)把所述集電極連到所述襯底的頂部表面，有至少部分所述區(qū)域水平地圍繞所述集電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的晶體管，其特征在于，所述集電極形成在一具有頂部表面的半導(dǎo)體襯底中;以及所述襯底包括一個(gè)把所述集電極連到所述襯底頂部表面的導(dǎo)電區(qū)，所述集電極水平地圍繞至少一部分導(dǎo)電區(qū)。
20.一種制造半導(dǎo)體晶體管的方法，其特征在于包括以下步驟形成一集電極;形成一個(gè)覆蓋于該集電極上的基極，該基極有一頂部表面;以及形成一個(gè)覆蓋于所述基極頂部表面的第一射極，該射極包括一個(gè)第一部分，該部分在平面上從所述基極的頂部表面的一個(gè)邊界延伸到所述頂部表面之中;以及一個(gè)第二部分，該部分在平面上從一角度延伸到所述第一部分。
21.一種制造制成晶體管的方法，其特征在于形成一集電極;形成一覆蓋于該集電極上的基極，該基極有一頂部表面，該表面在平面上為至少有五個(gè)邊的多邊形的外邊界;以及形成一個(gè)覆蓋在所述基極頂部表面的射極，覆蓋一部分而非全部頂部表面的外邊界。
22.一種制造晶體管的方法，其特征在于形成一集電極;形成一覆蓋在該集電極上的基極，該基極有一頂部表面，該表面在平面上有為圓形的外邊界;以及形成一個(gè)覆蓋在所述基極的頂部表面的射極，該射極覆蓋一部分而非全部頂部表面的外邊界。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙極晶體管，該晶體管的射極橫跨基極而終止于基極的頂部表面中，每個(gè)射極可呈L形，基極頂部表面有一多邊形或圓形的外邊界，該晶體管的射極周邊較長(zhǎng)以供基極電流流通且該射極的邊多于2個(gè)，進(jìn)而，該晶體管的射極和基極面積之比較大，結(jié)果，該晶體管有低噪，高增益，高頻率范圍以及小尺寸的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L29/08GK1094189SQ9410134
公開日1994年10月26日 申請(qǐng)日期1994年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月29日
發(fā)明者阿利·A·伊朗曼奈施 申請(qǐng)人:國民半導(dǎo)體公司特拉華公司