雙極結型電晶體的製作方法
2023-08-13 01:01:21
雙極結型電晶體的製作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種雙極結型電晶體，包括：襯底，所述襯底具有第一面以及與所述第一面相對的第二面；發射極區，位於所述襯底中，所述發射極區面向所述第一面；集電極區，位於所述襯底中，並至少圍繞所述發射極的相鄰兩面，所述集電極區面向所述第一面；以及基極區，位於所述襯底中，並位於所述發射極區與集電極區之間，所述基極區面向所述第一面，所述基極區至少具有一導通所述發射極區與集電極區的基極區開口。在本實用新型提供的雙極結型電晶體中，所述基極區開口的設置使得所述發射極區與集電極區之間的距離更近，使得所述發射極區與集電極區之間導通更容易，有利於降低所述發射極區與集電極區的導通電壓，並有利於節約面積。
【專利說明】雙極結型電晶體
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體器件【技術領域】，特別是涉及一種雙極結型電晶體。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路製造工藝水平進入集成電路線寬的深亞微米時代，集成電路中的MOS元件都採用LDD結構(Lightly Doped Drain)，並且矽化物工藝已廣泛應用於MOS元件的擴散層上，同時為了降低柵極多晶的擴散串聯電阻，採用了多晶化合物的製造工藝。此外隨著集成電路元件的縮小，MOS元件的柵極氧化層厚度越來越薄，這些製造工藝的改進可大幅度提高集成電路內部的運算速度，並可提高電路的集成度。但是這些工藝的改進帶來了一個很大的弊端，即深亞微米集成電路更容易遭受到靜電衝擊而失效，從而造成產品的可靠性下降。
[0003]靜電在晶片的製造、封裝、測試和使用過程中無處不在，積累的靜電荷以幾安培或幾十安培的電流在納秒到微秒的時間裡釋放，瞬間功率高達幾百千瓦，放電能量可達毫焦耳，對晶片的摧毀強度極大。所以晶片設計中靜電保護模塊的設計直接關係到晶片的功能穩定性，極為重要。隨著工藝的發展，器件特徵尺寸逐漸變小，柵氧也成比例縮小。二氧化矽的介電強度近似為8X106V/cm，因此厚度為IOnm的柵氧擊穿電壓約為8V左右，儘管該擊穿電壓比3.3V的電源電壓要高一倍多，但是各種因素造成的靜電，一般其峰值電壓遠超過8V ;而且隨著多晶娃金屬化(Polyside)、擴散區金屬化(Silicide)、多晶娃與擴散區均金屬化(Salicid)等新工藝的使用，器件的寄生電阻減小，ESD保護能力大大減弱。
[0004]ESD是指靜電放電(Electrostatic Discharge,簡稱ESD),因ESD產生的原因及其對集成電路放電的方式不同，表徵ESD現象通常有4種模型:人體模型HBM(Human BodyModel)、機器模型 MM(Machine Model)和帶電器件模型 CDM(charged Device Model)和電場感應模型FM(Field Induced ModelhHBM放電過程會在幾百納秒內產生數安培的瞬間放電電流；MM放電的過程更短，在幾納秒到幾十納秒之內會有數安培的瞬間放電電流產生。CDM放電過程更短，對晶片的危害最嚴重，在幾納秒的時問內電流達到十幾安培。
[0005]ESD引起的失效原因主要有2種:熱失效和電失效。局部電流集中而產生的大量的熱，使器件局部金屬互連線熔化或晶片出現熱斑，從而引起二次擊穿，稱為熱失效，加在柵氧化物上的電壓形成的電場強度大於其介電強度，導致介質擊穿或表面擊穿，稱為電失效。ESD引起的失效有3種失效模式,分別是:硬失效、軟失效以及潛在失效，所謂硬失效是指物質損傷或毀壞，所謂軟失效是指邏輯功能的臨時改變，所謂潛在失效是指時間依賴性失效。
[0006]為了防止集成電路產品因ESD而造成失效，現有技術會採用雙極結型電晶體(Bipolar Junction Transistor, BJT)來保護集成電路。雙極結型電晶體為將兩個PN結結合在一起的器件，有PNP和NPN兩種組合結構。現有的雙極結型電晶體具有集電極、發射極、基極，其中，基極完全包圍發射極，集電極完全包圍基極。但是現有技術的雙極結型電晶體中，集電極與發射極之間的導通電壓高，無法很好地保護集成電路。實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在於，提供一種雙極結型電晶體，能夠降低雙極結型電晶體的導通電壓，提高對集成電路的保護性能。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種雙極結型電晶體，包括:
[0009]襯底，所述襯底具有第一面以及與所述第一面相對的第二面；
[0010]發射極區，位於所述襯底中，所述發射極區面向所述第一面；
[0011]集電極區，位於所述襯底中，並至少圍繞所述發射極的相鄰兩面，所述集電極區面向所述第一面；以及
[0012]基極區，位於所述襯底中，並位於所述發射極區與集電極區之間，所述基極區面向所述第一面，所述基極區至少具有一導通所述發射極區與集電極區的基極區開口 ；
[0013]其中，所述襯底和基極區均為第一導電類型摻雜，所述發射極區和集電極區均為第二導電類型摻雜。
[0014]進一步的，所述基極區開口位於所述基極區的一面，所述基極區的橫截面為C形。
[0015]進一步的，所述集電極區的橫截面為環形，並完全包圍所述發射極區和基極區。
[0016]進一步的，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為C形，所述集電極區開口的方向與所述基極區開口的方向相同。
[0017]進一步的，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為C形，所述集電極區開口的方向與所述基極區的方向相反。
[0018]進一步的，所述基極區開口位於所述基極區相鄰的兩面，所述基極區的橫截面為L形。
[0019]進一步的，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為L形，所述集電極區開口的方向與所述基極區開口的方向相同。
[0020]進一步的，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為L形，所述集電極區開口的方向與所述基極區的方向相反。
[0021]進一步的，所述雙極結型電晶體還包括:
[0022]第一阱，位於所述襯底中，所述發射極區和基極區位於所述第一阱中；
[0023]第二阱，位於所述襯底中，所述集電極區位於所述第二阱中，所述第二阱圍繞所述第一講；
[0024]深阱，位於所述襯底中，所述深阱位於所述第一阱和第二阱面向所述第二面的一側；
[0025]其中，所述第一阱為第一導電類型摻雜，所述第二阱和深阱均為第二導電類型摻雜。
[0026]進一步的，所述基極區、發射極區、集電極區之間透過隔離區相互隔離。
[0027]與現有技術相比，本實用新型提供的雙極結型電晶體具有以下優點:
[0028]在本實用新型提供的雙極結型電晶體中，所述基極區至少具有一導通所述發射極區與集電極區的基極區開口，與現有技術相比，所述基極區開口的設置使得所述發射極區與集電極區之間的距離更近，使得所述發射極區與集電極區之間導通更容易，有利於降低所述發射極區與集電極區的導通電壓，並有利於節約面積。【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型第一實施例中雙極結型電晶體的示意圖；
[0030]圖2為圖1沿AA』線的剖面圖；
[0031]圖3為本實用新型第二實施例中雙極結型電晶體的示意圖；
[0032]圖4為圖3沿BB』線的剖面圖；
[0033]圖5為本實用新型第三實施例中雙極結型電晶體的示意圖；
[0034]圖6為本實用新型第四實施例中雙極結型電晶體的示意圖；
[0035]圖7為圖6沿CC』線的剖面圖；
[0036]圖8為本實用新型第五實施例中雙極結型電晶體的示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合示意圖對本實用新型的雙極結型電晶體進行更詳細的描述，其中表示了本實用新型的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本實用新型，而仍然實現本實用新型的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本實用新型的限制。
[0038]為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本實用新型由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費時間的，但是對於本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
[0039]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本實用新型。根據下面說明和權利要求書，本實用新型的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0040]本實用新型的核心思想在於，提供一種雙極結型電晶體，包括:襯底，所述襯底具有第一面以及與所述第一面相對的第二面；發射極區，位於所述襯底中，所述發射極區面向所述第一面；集電極區，位於所述襯底中，並至少圍繞所述發射極的相鄰兩面，所述集電極區面向所述第一面；以及基極區，位於所述襯底中，並位於所述發射極區與集電極區之間，所述基極區面向所述第一面，所述基極區至少具有一導通所述發射極區與集電極區的基極區開口；其中，所述襯底和基極區均為第一導電類型摻雜，所述發射極區和集電極區均為第二導電類型摻雜。所述基極區開口的設置使得所述發射極區與集電極區之間的距離更近，使得所述發射極區與集電極區之間導通更容易，有利於降低所述發射極區與集電極區的導通電壓，並有利於節約面積。
[0041]以下列舉所述雙極結型電晶體的幾個實施例，以清楚說明本實用新型的內容，應當明確的是，本實用新型的內容並不限制於以下實施例，其他通過本領域普通技術人員的常規技術手段的改進亦在本實用新型的思想範圍之內。
[0042]第一實施例
[0043]以下結合圖1-圖2說明本實施例中的雙極結型電晶體。其中，圖1為本實用新型第一實施例中雙極結型電晶體的示意圖；圖2為圖1沿AA』線的剖面圖。在本實施例中，以所述雙極結型電晶體為NPN結構具體進行說明。[0044]如圖1所示,所述雙極結型電晶體I,包括襯底100、發射極區110、集電極區120、基極區130，如圖1所示。其中，所述襯底100具有第一面101以及與所述第一面101相對的第二面102，如圖2所示。所述襯底100可以為矽襯底或鍺襯底等等。
[0045]所述發射極區110位於所述襯底100中，所述發射極區110面向所述第一面101。一般的，所述發射極區110可以為方形，所述發射極區110的面積並不做具體的限制。
[0046]所述集電極區120位於所述襯底100中，並至少圍繞所述發射極110的相鄰兩面，如圖1所示，所述集電極區120面向所述第一面101,如圖2所示。在本實施例中，所述集電極區120的橫截面為環形，如圖1所示，並完全包圍所述發射極區110和基極區130。
[0047]所述基極區130位於所述襯底100中，並位於所述發射極區110與集電極區120之間，如圖1所示,所述基極區130面向所述第一面101，如圖2所示，所述基極區130至少具有一導通所述發射極區110與集電極區120的基極區開口 131。在本實施例中，所述基極區開口 131位於所述基極區130的一面，所述基極區130的橫截面為C形，如圖1所示。所述基極區開口 131的設置使得所述發射極區110與集電極區120之間的距離更近，如圖2所示，使得所述發射極區110與集電極區120之間導通更容易，有利於降低所述發射極區110與集電極區120的導通電壓，並有利於節約所述雙極結型電晶體I的面積。
[0048]較佳的，在本實施例中，所述雙極結型電晶體I還包括:第一阱150、第二阱140以及深阱160。所述第一阱150位於所述襯底100中，所述發射極區110和基極區130位於所述第一阱150中。所述第二阱140位於所述襯底100中，所述集電極區120位於所述第二阱140中，所述第二阱140圍繞所述第一阱150。所述深阱160位於所述襯底100中，所述深阱160位於所述第一阱150和第二阱140面向所述第二面102的一側。所述第一阱150、第二阱140以及深阱160的設置有利於提高所述雙極結型電晶體I的電學性能。
[0049]在本實施例中，所述襯底100、基極區130、第一阱150均為P型摻雜，所述發射極區110、集電極區120、第二阱140和深阱160均為N型摻雜，從而形成NPN結構。但是，本實用新型並不限於NPN結構，根據本實用新型的上述描述，本領域的普通技術人員可以理解所述雙極結型電晶體I還可以為PNP結構，在此不作贅述。
[0050]較佳的，所述基極區130、發射極區110、集電極區120之間透過隔離區170相互隔離，有利於提高所述雙極結型電晶體I的電學性能。所述隔離區170可以為淺槽隔離或局部氧化隔離。
[0051]第二實施例
[0052]請參閱圖3-圖4說明本實施例中的雙極結型電晶體。其中，圖3為本實用新型第二實施例中雙極結型電晶體的示意圖；圖4為圖3沿BB』線的剖面圖。在圖3-圖4中，與圖1-圖2中相同的標號表示相同的含義。所述第二實施例的雙極結型電晶體2與所述第一實施例的雙極結型電晶體I基本相同，其區別在於:所述集電極區120具有一集電極區開口 121，所述集電極區120的橫截面為C形，如圖3所示，所述集電極區開口 121的方向與所述基極區開口 131的方向相同，可以有效的節約橫截面積。
[0053]在本實施例中，所述基極區開口 131的設置使得所述發射極區110與集電極區120之間的距離更近，如圖4所示，使得所述發射極區110與集電極區120之間導通更容易，有利於降低所述發射極區HO與集電極區120的導通電壓，並有利於節約所述雙極結型電晶體2的面積。[0054]第三實施例
[0055]請參閱圖5說明本實施例中的雙極結型電晶體。其中，圖5為本實用新型第三實施例中雙極結型電晶體的示意圖。在圖5中，與圖3-圖4中相同的標號表示相同的含義。所述第三實施例的雙極結型電晶體3與所述第二實施例的雙極結型電晶體2基本相同，其區別在於:所述集電極區開口 121的方向與所述基極區131的方向相反，如圖5所示，亦可以有效的節約橫截面積。
[0056]第四實施例
[0057]請參閱圖6-圖7說明本實施例中的雙極結型電晶體。其中，圖6為本實用新型第四實施例中雙極結型電晶體的示意圖；圖7為圖6沿0:』線的剖面圖。在圖6-圖7中，與圖3-圖4中相同的標號表示相同的含義。所述第四實施例的雙極結型電晶體4與所述第二實施例的雙極結型電晶體2基本相同，其區別在於:所述基極區開口 131位於所述基極區130相鄰的兩面，所述基極區131的橫截面為L形，所述集電極120具有一集電極區開口121，所述集電極區120的橫截面為L形，所述集電極區開口 121的方向與所述基極區開口131的方向相反，亦可以有效的節約所述雙極結型電晶體4的橫截面積。
[0058]在本實施例中，所述基極區開口 131的設置使得所述發射極區110與集電極區120之間的距離更近，如圖7所示，使得所述發射極區110與集電極區120之間導通更容易，有利於降低所述發射極區HO與集電極區120的導通電壓，並有利於節約所述雙極結型晶體4的面積。
[0059]第五實施例
[0060]請參閱圖8說明本實施例中的雙極結型電晶體。其中，圖8為本實用新型第五實施例中雙極結型電晶體的示意圖。在圖8中，與圖6-圖7中相同的標號表示相同的含義。所述第五實施例的雙極結型電晶體5與所述第四實施例的雙極結型電晶體4基本相同，其區別在於:所述集電極區開口 121的方向與所述基極區131的方向相同，亦可以有效的節約所述雙極結型電晶體4的橫截面積。
[0061]綜上所述，本實用新型提供一種雙極結型電晶體，包括:襯底，所述襯底具有第一面以及與所述第一面相對的第二面；發射極區，位於所述襯底中，所述發射極區面向所述第一面；集電極區，位於所述襯底中，並至少圍繞所述發射極的相鄰兩面，所述集電極區面向所述第一面；以及基極區，位於所述襯底中，並位於所述發射極區與集電極區之間，所述基極區面向所述第一面，所述基極區至少具有一導通所述發射極區與集電極區的基極區開口 ；其中，所述襯底和基極區均為第一導電類型摻雜，所述發射極區和集電極區均為第二導電類型摻雜。所述基極區開口的設置使得所述發射極區與集電極區之間的距離更近，使得所述發射極區與集電極區之間導通更容易，有利於降低所述發射極區與集電極區的導通電壓，並有利於節約面積。
[0062]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種雙極結型電晶體，其特徵在於，包括: 襯底，所述襯底具有第一面以及與所述第一面相對的第二面； 發射極區，位於所述襯底中，所述發射極區面向所述第一面； 集電極區，位於所述襯底中，並至少圍繞所述發射極區的相鄰兩面，所述集電極區面向所述第一面；以及 基極區，位於所述襯底中，並位於所述發射極區與集電極區之間，所述基極區面向所述第一面，所述基極區至少具有一導通所述發射極區與集電極區的基極區開口； 其中，所述襯底和基極區均為第一導電類型摻雜，所述發射極區和集電極區均為第二導電類型摻雜。
2.如權利要求1所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述基極區開口位於所述基極區的一面，所述基極區的橫截面為C形。
3.如權利要求2所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述集電極區的橫截面為環形，並完全包圍所述發射極區和基極區。
4.如權利要求2所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為C形，所述集電極區開口的方向與所述基極區開口的方向相同。
5.如權利要求2所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為C形，所述集電極區開口的方向與所述基極區的方向相反。
6.如權利要求1所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述基極區開口位於所述基極區相鄰的兩面，所述基極區的橫截面為L形。
7.如權利要求2所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為L形，所述集電極區開口的方向與所述基極區開口的方向相同。
8.如權利要求2所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述集電極區具有一集電極區開口，所述集電極區的橫截面為L形，所述集電極區開口的方向與所述基極區的方向相反。
9.如權利要求1-8中任意一項所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述雙極結型電晶體還包括: 第一阱，位於所述襯底中，所述發射極區和基極區位於所述第一阱中； 第二阱，位於所述襯底中，所述集電極區位於所述第二阱中，所述第二阱圍繞所述第一講； 深阱，位於所述襯底中，所述深阱位於所述第一阱和第二阱面向所述第二面的一側； 其中，所述第一阱為第一導電類型摻雜，所述第二阱和深阱均為第二導電類型摻雜。
10.如權利要求1所述的雙極結型電晶體，其特徵在於，所述基極區、發射極區、集電極區之間透過隔離區相互隔離。
【文檔編號】H01L29/10GK203812885SQ201420234777
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】甘正浩 申請人:中芯國際集成電路製造(北京)有限公司