双极型晶体管制造技术

本发明专利技术涉及一种双极型晶体管（１０），通过优化布图，使基极－集电极电容和集电极电阻的乘积减小，因此能提高这些重要的晶体管参数。双极型晶体管（１０）包括几个发射极元件组成的发射极（Ｅ）（２２，２５，２６），几个基极接头（Ｂ）（４０，４１）和几个集电极接头（Ｃ）（５０）。所述元件按照规定的顺序设置，以形成晶体管布图。根据本发明专利技术该发射极（２０）有至少一个闭合区（２１），该发射极区（２１）界定至少一个内部发射极区域（２７），它可分成几个子区域（２８）。至少一个基极接头（４１）设置在发射极内部区域（２７）中。至少一个基极接头（４０）和集电极接头（５０）设置在发射极区（２１）的外部。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双极型晶体管。双极型晶体管通常包括两个邻近并列设置的半导体晶体中的半导体pn结。它是在两个n型掺杂区之间形成一个p型掺杂区而形成的npn晶体管，或者在两个p型掺杂区之间形成一个n型掺杂区而形成的pnp晶体管。这三个不同的掺杂区形成了发射极(E)、基极(B)和集电极(C)。它可用各种方式和方法安装，双极型晶体管与所述单个晶体管之间的差别是，它安装在导电板上规定的外壳中，与同一半导体衬底上的其它半导体元件一起构成所述的集成晶体管。除了涉及晶体管临界频率的跃迁频率外，基极电阻和基极—集电极电容也是晶体管的重要参数，其它的重要参数例如有最大振荡频率、功率放大率、最小噪音量、栅极延迟时间以及其他类似的参数。所以适用如下方法fmax=fT8π×RB×CBC]]>其中，fmax代表最大振荡频率，fT表跃迁频率，RB代表基极电阻和CBC代表基极—集电极电容。跃迁频率主要取决于晶体管有源区中的掺杂物分布形状。乘积RB*CBC由称作几何结构的晶体管布图决定。现有的双极型晶体管，例如名为硅微波晶体管(Silizium-Mikrowellen-Transistoren)常常用于晶体管的布图，如附图说明图1中所示。这样的双极型晶体管包括至少一个由一个或几个发射极元件构成的发射极，一个或几个基极接头和一个或几个集电极接头。该至少一个发射极、至少一个基极接头和至少一个集电极接头按规定顺序互相连接构成晶体管布图。如图1所示，该发射极(E)为条形的，发射极条宽度为印刷板所能达到的最小宽度，这能使其具有很小的基极电阻。为把所有的基极电阻减小到最低，可用两个基极条(B)围绕发射极条。在大多数情况下，人们采用两个发射极条，所以只需要三个(而非四个)基极条，因为中间的基极接头可以应用于两个发射极条。集电极接头(C)设置在基极接头的外侧。下面将描述晶体管布图通过使用最小的印刷板宽度而使基极电阻达到最小。通过发射极条的延长部分使基极电阻减小，因为基极电阻与l/lE成正比，lE是发射极长度。可是基极—集电极电容CBC与发射极长度lE成正比，所以乘积RB*CBC的近似值与发射极的长度lE无关。公知的双极型晶体管要求合适的发射极面积，即在应用中，双极型晶体管总是要求希望的电流量。这种公知的双极型晶体管可以采用所谓的自调整双—多晶硅工艺。在现有技术的基础上，本专利技术的目的在于，通过最佳的晶体管布图来获得相关的双极性晶体管参数。本专利技术的双极型晶体管，具有由至少一个或多个发射极元件构成的发射极，一个或几个基极接头和一个或几个集电极接头。该至少一个发射极、至少一个基极接头和至少一个集电极接头按最佳的顺序设置以形成该晶体管布图。本专利技术的双极型晶体管，发射极至少形成一个闭合的区域，该发射极区界定至少一个发射极内部区域，两个或多个基极接头设置在它上面，且至少另一个基极接头和至少一个集电极接头设置在发射极区的外侧。通过相同的设计规则(Design-Regeln)(称作相同的技术要求)，应用本专利技术可以形成最佳的晶体管结构，它与图1中所描述的现有的晶体管布图相比，可获得更小的乘积RB*CBC。因此，该改善得到了双极型晶体管的特性。具体地说，按本专利技术可以明显地改善双极型晶体管的高频特性有最大振荡频率和更小的噪声。本专利技术的双极型晶体管同现有的双极型晶体管相比区别在于，它不是用来解决最小基极电阻RB的问题，而是要达到最佳的乘积RB*CBC。虽然它也可以达到很小的基极电阻RB以及更小的基极—集电极电容CBC，但是在其他部分没有更详细的说明。与现有的晶体管布图的差别是，它界定至少一个闭合的发射极区域，这就意味着该发射极具有至少一个常用构件，这个常用构件形成或包含至少一个基极内部区域(Emitter-Innenraum)。至少一个基极接头设置在这个发射极内部区域中。本专利技术不仅仅局限于本专利技术中的发射极区的确定构成方式，将结合附图进一步说明其他的实施方式。本专利技术的双极型晶体管其它的优选实施方式将由从属权利要求提出。有利的是，该发射极区可形成两个或多个发射极元件，它们互相连接构成该闭合的发射极区。该发射极区形成两个或多个条形的发射极元件，它们相互平行隔开。此外，该条形发射极元件与外部发射极板在各个自由端相互联接。当发射极区设有多个条形发射极元件时，与它数目相同的子元件构成该外部发射极板，并且，这些子元件在整个布图中构成该外部发射极板。与现有的晶体管布图的差别是，不是仅仅由条形发射极直接连接，而是通过中间板来连接两个发射极板。在另一实施方式中，在上述两个外部发射极板之间至少有一个其它的发射极板，这个内部发射极板设置在两个条形发射极元件之间，并与它们相互连接。因此，可界定两个或多个的子区域。因此当发射极区上仅有一个内部发射极板时，它的形状为“8字型”。本专利技术中，没有限定内部发射极的确切的数目。当应用多个条形发射极元件时，与它数目相同的发射极元件构成该内部发射极板。在各个发射极板之间分别设置基极接头。这就是说，该基极接头可以按规定顺序设置在一个或多个子区域上。选择表面长度和可选的内部发射极板以及条形发射极元件之间的分隔距离，本专利技术进行了非常精细的选择，所以，它遵循使基极接头达到最小尺寸的设计原则。优选方式为该发射极由两个或多个的封闭发射极区组合而成。更有利的是，可以在该发射极区外设置至少两个条形基极接头和/或两个条形集电极接头。该条形基极接头可以设置成相互平行且与外部发射极板相互间隔开。这也说明，该条形集电极接头也是相互平行且与条形发射极元件隔开的。在后面进一步描述采用上述基极接头和/或集电极接头的结构。另一优选方式为至少一个发射极可以包围或紧连一个第一金属层。在另一实施方式中，至少一个基极接头上可以设置第二金属层，该第二金属层与第一金属层表面隔开，并与第一金属层平行。下面举例说明，当发射极封闭在第一金属层中时，该基极接头在第二金属层中向上延伸并且在第二金属层中经过发射极板向上和下延伸到各自的接触区。采用这两个金属层，同现有的双极型晶体管相比，并没有增加额外的费用，因为通过这两个金属层可以实现与发射极、基极和集电极的接触，也可以实现在所述的焊盘设置接头。另一优选方式为，在至少一个发射极和至少一个集电极接头之间的基极端采用基极多晶硅材料。这个基极端在双极型晶体管中有控制电极的功能。该基极端可以作为电流转换器来控制电流从发射极流向集电极。本专利技术中的双极型晶体管在发射极和至少一个集电极接头之间没有更多的特有的基极接头，这与现有的双极型晶体管不同。发射极和集电极接头之间的基极端采用基极多晶硅材料。特别有利的是，上述材料可采用硅化物。与此同时，也可使双极型晶体管很经济。与多晶硅材料相比阻挡层采用硅材料，在发射极和集电极接头之间非接近金属接头处可以形成有更低电阻的基极端。本专利技术中的双极型晶体管同采用同样大小发射极面积的现有的晶体管设计相比，具有更大的电流量，更紧密的结构以及更小的基极—集电极电容CBC。此外，集电极电阻RC将减小，以及发射极与集电极接头之间不用基极接头分隔开。因此，同样的设计将会使本专利技术中的晶体管的面积减小40％。通过另一种模拟实验评估本专利技术中的双极型晶体管的布图方式对基极电阻RB、基极—集电极电本文档来自技高网...

【技术保护点】
双极型晶体管，包括至少一个由一个或多个发射极元件构成的发射极，一个或多个基极接头和一个或多个集电极接头，该至少一个发射极、至少一个基极接头和至少一个集电极接头按规定的顺序互相连接，组成该晶体管布图，其特征在于，该发射极（２０）含有至少一个闭合的发射极区（２１），该至少一个发射极区（２１）界定至少一个发射极内部区域（２７），含有两个或多个基极接头（４０，４１），至少一个基极接头（４１）设置在发射极内部区域（２７）的内部，至少一个另外的基极接头（４０）和至少一个集电极接头（５０）设置在该发射极区（２１）的外侧。

【技术特征摘要】
DE 2000-1-31 10004111.61.双极型晶体管，包括至少一个由一个或多个发射极元件构成的发射极，一个或多个基极接头和一个或多个集电极接头，该至少一个发射极、至少一个基极接头和至少一个集电极接头按规定的顺序互相连接，组成该晶体管布图，其特征在于，该发射极(20)含有至少一个闭合的发射极区(21)，该至少一个发射极区(21)界定至少一个发射极内部区域(27)，含有两个或多个基极接头(40，41)，至少一个基极接头(41)设置在发射极内部区域(27)的内部，至少一个另外的基极接头(40)和至少一个集电极接头(50)设置在该发射极区(21)的外侧。2.根据权利要求1的双极型晶体管，其特征在于，该发射极区(21)包括两个或多个互相连接的发射极元件(22，25，26)。3.根据权利要求1或2的双极型晶体管，其特征在于，该发射极区(21)包括两个或多个条形发射极元件(22)，它们互相平行且相互隔开，该条形发射极元件(22)与作为外部发射极板(25)构成的发射极元件在各自的自由端(23，24)互相连接。4.根据权利要求3的双极型晶体管，其特征在于，把发射极内部区域(27)分成两个或多个的子区域(28)，在两个外部发射极板(25)之间连接至少一个另外的内部发射极板(26)，该发射极板(22)与两个条形的发射极元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：K奥芬格，M蔡勒，J贝克，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]