具有多层接触的半导体器件制造技术

本发明专利技术提供了一种具有多层接触结构的半导体。所述多层结构包括放置在半导体有源区上的金属接触和放置在所述金属接触上的金属接触延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
功率双极晶体管在半导体芯片上以低损耗承载和切换高电流密度。通过在基极上施加低换向(steering)电流,在发射极和集电极之间实现显著地较高的电流。由此而论，重要的是在切換期间电阻的最小化，或者称为饱和电阻，因为它限定了切换期间的损耗。所述热功耗限制了能够用于所述器件的最大电流，从而限制了可能的应用领域。
技术介绍
对双极晶体管的饱和电阻的贡献包括基极和发射极的掺杂分布、限定了击穿电压的外延层厚度以及发射极、基极和集电极的欧姆贡献。在双极晶体管中，可以优化基极和发射极电阻，因为所述基极电阻经由电压降和基极中的场对所述饱和电阻有贡献。在场效应晶体管(FET)中，不同的材料可以用于源极和栅极接触，没有显著的性能损失。多晶硅层可以用于FET的栅极接触。与金属层相比，多晶硅具有较低的传导性，但是由于栅极电流可被 忽略，在可加工性和寿命稳定性方面具有显著优势的性能是可以接受的。双极晶体管经由低欧姆金属层接触基极和发射扱，g在实现有源层的ー种均匀的低欧姆连接。通过改变所述接触区域的尺寸可以调整双极晶体管的欧姆基极和发射极电阻。当半导体尺寸受到限制吋，由于所述基极接触和键合焊盘消耗了所述半导体表面上的限定区域，在所述接触平面中双极晶体管的欧姆发射极电阻的优化受到限制。本专利技术可以解决ー个或者多个上述问题。
技术实现思路
以许多实施方法和应用为例说明了本专利技术，其中的一些总结如下。根据本公开的示例实施例，提供了一种双极晶体管半导体器件。所述双极晶体管半导体器件包括第一衬底层，所述第一衬底层包含第一导电类型的集电极区；以及第ニ衬底层，位于所述第一衬底层上。所述第二衬底层包括第二导电类型的基极区。所述双极晶体管半导体器件还包括第一导电类型的发射极区，位于所述第二衬底层的上部区域中；以及发射极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述发射极区相连。基极接触在所述第ニ衬底层上方并且与所述基极区相连。钝化层位于所述基极接触上方，以及延伸接触在所述发射极接触区上方并且与其电连接。所述延伸接触具有下表面，所述下表面与所述发射极接触区的上表面一起形成了界面，所述界面设置用于提供与所述发射极接触区相比较小的扩展电阻。在另ー个实施例中，提供了一种双极晶体管半导体器件。所述双极晶体管半导体器件包括第一衬底层，所述第一衬底层包含第一导电类型的集电极区；以及第二衬底层，位于所述第一衬底层上方。所述第二衬底层包括第二导电类型的基极区，位于所述第二衬底层的上表面中；以及第一导电类型的发射极区，位于所述第二衬底层的上表面中。所述双极晶体管半导体器件还包括发射极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述发射极区相连；以及基极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述基极区相连。钝化层位于所述基极接触区和发射极接触区上方。延伸接触位于所述钝化层上方，所述延伸接触延伸穿过所述钝化层与所述发射极接触区电连接。在另外ー个实施例中，提供了一种构建双极晶体管半导体器件的方法。形成第一衬底层，所述第一衬底层包括第一导电类型的集电极区；以及在所述第一衬底层上方形成第二衬底层。所述第二衬底层包括第二导电类型的基极区，位于所述第二衬底层的有源区中。将第一导电类型的发射极区嵌入到所述基极区的上表面中，并且将金属发射极接触嵌入到所述发射极区上方。在所述基极区上方沉积金属基极接触。在所述金属基极接触上方以及所述金属发射极接触区上方形成钝化层。在所述金属发射极接触区上方沉积金属发射极接触延伸。上述总结并非意欲描述本公开的每一个实施例或者每个实施方法。下面的附图和详细描述更具体地例证了各种实施例。附图说明结合附图，考虑到下面本专利技术各种实施例的详细描述，可以更加彻底地理解本专利技术，其中图1-1和1-2分别阐释了双极晶体管的顶视图和侧视图；图2-1和2-2分别阐释了图I的双极晶体管的顶视图和侧视图，所述双极晶体管具有分别放置在发射极区和基极区上的发射极接触区和基极接触区；图3-1和3-2分别阐释了图2-1和2-2的双极晶体管的顶视图和侧视图，所述双极晶体管具有在有源区上方形成的钝化层314 ；图4-1和4-2分别阐释了图3-1和3-2的双极晶体管的顶视图和侧视图，所述双极晶体管具有在所述发射极接触上方形成的发射极接触延伸；图5_1和5_2分别阐释了图4_1和4_2的双极晶体管的顶视图和侧视图，所述双极晶体管具有在所述有源区上方形成的发射极接触延伸；图6-1阐释了双极晶体管的顶视图，所述双极晶体管具有围绕着所述基极区上表面中的基极区的发射极区；图6-2阐释了图6-1的双极晶体管的顶视图，所述双极晶体管具有分别放置在发射极区和接触区上方的发射极接触区和基极接触区；图6-3阐释了图6-2的双极晶体管的顶视图，所述双极晶体管具有放置在所述发射极接触区上方的延伸发射极接触；以及图6-4阐释了图6-2的双极晶体管的顶视图，所述双极晶体管具有在所述有源区上方延伸的延伸发射极接触。虽然本专利技术可以修改为各种修改和替代形式，细节将在此以附图中示例的形式体现并且将详细描述。然而应当理解的是，本专利技术并非意欲局限于所述的具体实施例。相反，本专利技术g在覆盖落入本专利技术范围内的全部修改、等同和替代，所述范围包括在由所附权利要求限定的方面。具体实施例方式本专利技术被认为适用于各种不同类型的半导体晶体管器件和接触。尽管本专利技术没有必要被如此限制，通过在此示例的讨论可以理解本专利技术的各个方面本公开的各个实施例提供了ー种具有多层接触结构的半导体。作为本公开实施例的示例应用，可以将晶体管封装在小轮廓晶体管封装中，所述封装具有信号引线，用于连接所述晶体管的发射极与所述晶体管封装的外部引脚。所述示例晶体管半导体器件包括集电极区，位于第一衬底层中；以及发射极区，位于所述第一衬底层上方的第二衬底层中。基极接触和发射极接触位于基极区和发射极区上方并且分别与基极区和发射极区相连。延伸接触位于所述发射极接触的上部并且与其电连接，用于将所述封装的信号引线与所述发射极接触的较大区域电连接。本公开的各种实施例把延伸接触称作所述发射极接触延伸，并且这些术语在此可以替换地使用。发射极区域和基极-发射极接触区域都是參数，可调节用于优化所述发射极和基极接触的欧姆电阻，并且从而可被用于调节所述电流规格(current specification)。通过由诸如Al、A1/Si或者Al/Si/Cu之类的导电材料形成的接触金属层可以同时实现基极与发射极区域的接触。为了较低的饱和电阻和较高的电流性能，最大化的发射极接触面积允许将所述接触电阻最小化。在接触和与所述接触相连的有源区之间的所述接触面积也被称作所述接触界面，并且这些术语在此可以替换地使用。电扩展电阻(“扩展电阻”)也对半导体接触的欧姆电阻有贡献。扩展电阻是ー种当电子迁移从小的导电面积流向大的导电面积时在大的导电面积中感应的电阻。当所述接触界面小干与所述接触界面相耦合的有源半导体区域的总面积时会出现这种情況。由于在所述半导体区域中出现的电子迁移的扩散或者传播而出现所述电阻。在半导体材料表面上半径为r的平坦无凹痕圆形顶部接触的扩展电阻Rsp可以近似为 pIfItr =——ヒ~ arctan —— l7t -rr其中，Rsp是所述半导体材料的电阻率，t是其中有扩散发生的半导体材料的厚度to对于具有立角长度(corne本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双极晶体管半导体器件，包括 第一衬底层，包括第一导电类型的集电极区； 第二衬底层，位于所述第一衬底层上方，所述第二衬底层包括第二导电类型的基极区； 第一导电类型的发射极区，位于所述第二衬底层的上部区域中； 发射极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述发射极区相连； 基极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述基极区相连； 钝化层，位于所述基极接触上方；以及 延伸接触，位于所述发射极接触上方并且与所述发射极接触电连接，所述延伸接触具有下表面，所述下表面与所述发射极接触的上表面一起形成界面，所述界面设置用于提供穿过所述发射极和延伸接触的扩展电阻，所述扩展电阻与发射极和延伸接触的组合厚度成比例。2.根据权利要求I所述的双极晶体管半导体器件，其中 所述延伸接触与所述钝化层的一部分重叠；以及 所述钝化层和所述延伸接触的重叠部分包括彼此接触的倾斜相对表面。3.根据权利要求I所述的双极晶体管半导体器件，其中 所述钝化层与所述发射极接触的一部分重叠；以及 所述钝化层和所述发射接触的重叠部分包括彼此接触的倾斜相对表面。4.根据权利要求2所述的双极晶体管半导体器件，其中所述倾斜相对表面实质上是垂直的。5.根据权利要求I所述的双极晶体管半导体器件，其中所述延伸接触与位于所述基极接触上方的钝化层的一部分重叠；以及还包括接触焊盘，所述接触焊盘通过所述钝化层中的开口和所述延伸接触中的开口与所述基极接触的一部分电连接。6.根据权利要求I所述的双极晶体管半导体器件，其中所述延伸接触具有至少I.O μ m的垂直厚度。7.根据权利要求I所述的双极晶体管半导体器件，其中所述延伸接触垂直地至少是所述发射极接触厚度的两倍。8.一种双极晶体管半导体器件，包括 第一衬底，包括第一导电类型的集电极区； 第二衬底层，位于所述第一衬底层上方，所述第二衬底层包括 第二导电类型的基极区，位于所述第二衬底层的上表面中，以及 第一导电类型的发射极区，位于所述第二衬底层的上表面中； 发射极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述发射极区相连； 基极接触，位于所述第二衬底层上方并且与所述基极区相连； 钝化层，位于所述基极接触和发射极接触区上方；以及 延伸接触，位于所述发射极接触上方并且延伸穿过所述钝化层以与所述发射极接触区电连接。9.根据权利要求8所述的双极晶体管半导体器件，其中 延伸所述发射极区，以便围绕在所述上表面中的基极区；以及位于所述钝化层上方的延伸接触包括侧壁，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：森克·哈贝尼希特，德特勒夫·奥尔格思拉格，奥尔里克·舒马赫，斯坦芬·本特·伯格伦德，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：