双极型晶体管的制作方法

文档序号:7126676阅读:203来源:国知局
专利名称:双极型晶体管的制作方法
技术领域
本发明涉及一种双极型晶体管,特别涉及Si系高频双极型晶体管。
背景技术
近年来,以便携式电话为代表的移动通信设备正在向高性能化、小型化发展,并且产品寿命向更短化发展,对于装在模块部件等中的晶体管,高性能化、小型化、低成本化是理所当然的,但还要求对应于不同的晶体管规模,开发期短并在短期内供货。作为满足这些的手段之一,通过在1个半导体衬底上设置多个具有所必需的晶体管规模的晶体管组,通过引出布线有选择地连接晶体管组,做出多个不同晶体管规模的晶体管(例如参照特许文献1日本特开平9-237882号公报(第2-3页,第7图、第8图)。
以下,通过附图对具有如上述结构的现有双极型晶体管加以说明。
图1A、1B是从上面看现有双极型晶体管的俯视图,图1A所示是被选择出的1个晶体管组的俯视图,图1B所示是被选择出的2个晶体管组的俯视图。
如图1A、1B所示,现有的双极型晶体管是构成晶体管组的单位晶体管并联连接的梳状多触点型双极型晶体管,其构成如下在半导体衬底100的预定区域形成的第1晶体管组110a、第2晶体管组110b或第3晶体管组110c的发射极和引线键合(wire bonding)用的发射极焊盘(pad)140由发射极引出布线120连接,第1晶体管组110a、第2晶体管组110b或第3晶体管组110c的基极和引线键合用的基极焊盘150由基极引出布线130连接。在此,虽然图未示出,但集电极的电极从半导体衬底100的背面引出。
在此,第1晶体管组110a、第2晶体管组110b或第3晶体管组110c是多个具有发射极、基极以及集电极的单位晶体管成电的并联接接的晶体管,各晶体管组具有各不相同的单位晶体管数量,各晶体管组的晶体管规模不同。
图2是双极型晶体管的剖面图(图1A的b-b’线处的剖面图)。而且,对与图1A相同的要素给以相同的符号,在此省略与它们有关的详细说明。
如图2所示,在第1晶体管组110a和第2晶体管组110b中形成有多个单位晶体管,所述多个单位晶体管具备由在N+型半导体衬底200上形成的硅外延层构成的N型集电极210、用离子注入法和硅外延法等在N型集电极210表面形成的P型基极220、在将各P型基极220绝缘隔离的N型集电极210上形成的元件隔离区230、及在P型基极220表面上使杂质扩散所形成的N型发射极240。在第1晶体管组110和第2晶体管组110b之间,形成用于将第1晶体管组110a以及第2晶体管组110b完全隔离成岛状的、例如用沟槽隔离方法和LOCOS方法等形成的深度达到N+型半导体衬底200为止的沟道截断用的绝缘隔离区250,多个单位晶体管被绝缘膜260覆盖。
另外,在N型发射极240上形成有N型多晶硅膜270,在P型基极220以及元件隔离区230上形成作为外部基极层的P型多晶硅膜280。
在此,在第1晶体管组110a的绝缘膜260上,形成贯穿绝缘膜260的通孔290,发射极引出布线120以及基极引出布线130和N型多晶硅膜270以及P型多晶硅膜280分别通过埋入布线栓塞(plug)的通孔290连接。
对于具有如上结构的双极型晶体管,如图1A以及图1B所示,通过发射极引出布线120以及基极引出布线130,从第1晶体管组110a、第2晶体管组110b或者第3晶体管组110c之中选择任意晶体管组,通过连接发射极引出布线120以及基极引出布线130和所选择的晶体管组的发射极以及基极,可以制作不同晶体管规模的双极型晶体管。在此,具有如上述结构的双极型晶体管的制造方法,是在普通的微细加工技术和自对准技术的范围内实现的。
这样,对于现有的双极型晶体管,只通过由布线进行的选择连接,就可以实现晶体管规模不同的双极型晶体管,因此生产效率非常高,并且,可以实现能在短期内向市场供货的双极型晶体管。
但是,现有的双极型晶体管在1个半导体衬底上仅排列多个所需要的晶体管规模的晶体管组,对可能制作的晶体管规模的数量有限制,存在不能进一步满足市场对不同的晶体管规模的需求。
此时,如图3、4的俯视图以及剖面图(图3的俯视图的c-c’线的剖面图)所示,在由绝缘隔离区250围起的1个晶体管组中,形成有多个N型发射极240,例如30个,从该晶体管组形成的发射极以及基极之中选择任意的发射极以及基极,通过连接发射极引出布线120以及基极引出布线130和所选择的发射极以及基极,可以实现的双极型晶体管具有1~30整数个全部单位晶体管,因此作为实现满足上述要求的双极型晶体管的方法,可以考虑选择连接1个晶体管组的发射极以及基极的方法。但是,这种方法中,不使用的发射极的正下方的基极和集电极的接合电容都作为寄生电容加入了,而增加了集电极-基极间的电容,因此存在高频特性劣化的问题,这种方法不能实现满足上述要求的双极型晶体管。
另外,如图5的剖面图所示,在由同一半导体衬底上的绝缘隔离区250围起的区域中,形成发射极数量为1的晶体管组,通过设立多个,例如30个,可以实现具有1~30所有整数个单位晶体管的双极型晶体管,因此,作为实现满足上述要求的双极型晶体管的方法,考虑设立多个1个发射极的晶体管组的方法。但是,这种方法,根据各自的发射极独立形成基极以及集电极,因此不会产生高频特性劣化这样的问题,但在1个1个晶体管组之间存有绝缘隔离区250,因此产生半导体衬底必须非常大这样的问题,这种方法也不能实现满足上述要求的双极型晶体管。

发明内容
因此,本发明的目的是鉴于这样的问题,提供一种双极型晶体管,可以满足市场对不同晶体管规模的要求。
为达成上述目的,本发明的双极型晶体管是在1块半导体衬底上形成的多触点型双极型晶体管,其中,上述双极型晶体管具有可并联连接的多个晶体管组,上述多个晶体管组的单位晶体管数量各不相同,为2n(n是正整数)。
据此,各晶体管组的单位晶体管数量为2n(2、4、8、16、…),通过选择连接多个晶体管组,实现具有可以实现的所有偶数个单位晶体管的双极型晶体管,即,可以实现各种晶体管规模的双极型晶体管,因此能达到可以实现能满足市场对不同晶体管规模的要求的双极型晶体管的效果。
另外,上述多个晶体管组是m个第1~第m的晶体管组,第i(i=1~m)晶体管组可以有2i个上述单位晶体管。在此,上述m可以是4。
据此,双极型晶体管具备具有偶数个且所有最小2个到最大2m个的单位晶体管数量的晶体管组,因此能达到可以实现双极型晶体管,其具有具备连续的单位晶体管数量的晶体管组。
另外,上述晶体管组还具备以覆盖上述晶体管的方式形成的绝缘膜,上述双极型晶体管还可以具备在上述绝缘膜上形成的结合区(键合焊盘bonding pad)、及贯穿上述绝缘膜并连接上述晶体管组和结合区的引出布线。在此,上述引出布线可以有选择地与上述多个晶体管组连接,另外上述双极型晶体管还具备在上述半导体衬底的与形成上述晶体管组的面相对的面上形成的集电极电极,上述引出布线可以连接上述晶体管组的发射极以及基极和上述结合区。
据此,晶体管组的选择连接通过引出布线来完成,因此能达到可以实现能容易地改变晶体管规模的双极型晶体管的效果。
另外,上述双极型晶体管还可以具备上述单位晶体管数量为1个的晶体管组。
据此,能达到这样的效果可以实现一切晶体管规模的双极型晶体管。


图1A是一从上面看到的1个晶体管组被选择时的现有双极型晶体管的俯视图。
图1B是一从上面看到的2个晶体管组被选择时的现有双极型晶体管的俯视图。
图2是一现有双极型晶体管的剖面图(图1A的b-b’线处的剖面图)。
图3是一从上面看到的现有双极型晶体管变形例的俯视图。
图4是一现有双极型晶体管变形例的剖面图(图3俯视图的c-c’线处的剖面图)。
图5是一现有双极型晶体管变形例的剖面图。
图6是一从上面看到的本发明实施例的双极型晶体管的俯视图。
图7是一同一实施例的双极型晶体管的放大俯视图(图6的A部的放大图)。
图8是一同一实施例的双极型晶体管的放大俯视图(图7的第1晶体管组610a以及第2晶体管组610b的放大图)。
图9是一同一实施例的双极型晶体管的剖面图(图8的d-d’线处的剖面图)。
图10是一本发明实施例的双极型晶体管变形例的俯视图。
具体实施例方式
以下,参照附图就本发明实施例的双极型晶体管加以说明。
图6、7是从上面看到的本发明实施例的双极型晶体管的俯视图,图7所示是图6的A部的放大图。
如图6所示,本发明实施例的双极型晶体管,是以实现可以满足市场对不同晶体管规模要求的双极型晶体管为目的的梳状多触点型双极型晶体管,其构成如下通过发射极引出布线620对在半导体衬底600的预定区域上形成的第1晶体管组610a、第2晶体管组610b、第3晶体管组610c或者第4晶体管组610d的发射极与引线键合用的发射极焊盘640进行连接,通过基极引出布线630对第1晶体管组610a、第2晶体管组610b、第3晶体管组610c或者第4晶体管组610d的基极与引线键合用的基极焊盘650进行连接。在此,虽然图未示出,但集电极的电极从半导体衬底600的背面引出。另外,集电极的电极从半导体衬底600的背面引出,但并不限于此。
在此,第1晶体管组610a、第2晶体管组610b、第3晶体管组610c以及第4晶体管组610d是具有发射极、基极以及集电极的多个单位晶体管并联连接的晶体管,各晶体管组的单位晶体管数量为2n个(n是正整数),最小2个最大2m个(m是晶体管组的总数),各不相同。另外,双极型晶体管如果具备具有2、4、8、16个单位晶体管的晶体管组,则能够以不会成问题的芯片面积上流过最大100mA的电流,因此,在本实施例中如图7所示,第1晶体管组610a、第2晶体管组610b、第3晶体管组610c以及第4晶体管组610d的单位晶体管数量分别为2、4、8、16个。
图8是图7的第1晶体管组610a以及第2晶体管组610b的放大俯视图,图9是双极型晶体管的剖面图(图8的d-d’线的剖面图)。另外,在图8、9中,与图6相同的要素给以相同的符号,在此省略与这些要素相关的详细说明。
如图8、9所示,在第1晶体管组610a以及第2晶体管组610b上形成多个单位晶体管,该单位晶体管由以下部分构成由在N+型半导体衬底900上形成的硅外延层构成的N型集电极910、用离子注入法和硅外延法等在N型集电极910表面形成的P型基极920、在使各P型基极920绝缘隔离的N型集电极910上形成的元件隔离区930、及在P型基极920表面扩散杂质而形成的N型发射极940。在第1晶体管组610a以及第2晶体管组610b之间形成沟道截断用的绝缘隔离区950,该绝缘隔离区950用于使第1晶体管组610a以及第2晶体管组610b完全成岛状隔离,例如由沟槽隔离法和LOCOS方法等形成,深度达到N+型半导体衬底900为止。多个单位晶体管由绝缘膜960覆盖。另外,P型基极920通过外延法形成,N型发射极940通过使杂质扩散而形成,但是P型基极920以及N型发射极940也可以通过在N型集电极910上顺次地进行外延生长而形成,另外,也可以通过在N型集电极910表面顺次地扩散杂质而形成。
另外,在N型发射极940上形成N型多晶硅膜970,在P型基极920以及元件隔离区930上形成作为外部基极层的P型多晶硅膜980。
在此,在覆盖第1晶体管组610a的绝缘膜960上,形成贯穿960的通孔990,发射极引出布线620以及基极引出布线630,与N型多晶硅膜970以及P型多晶硅膜980分别通过埋入布线栓塞的通孔990连接。
在具有如上述结构的双极型晶体管中,如图8以及图9所示,通过发射极引出布线620以及基极引出布线630,从第1晶体管组610a、第2晶体管组610b、第3晶体管组610c以及第4晶体管组610d中选择出的任意的晶体管组,并通过对发射极引出布线620以及基极引出布线630和所选择的晶体管组的发射极以及基极进行连接,来实现不同晶体管规模的多个双极型晶体管。在此,具有如上述结构的双极型晶体管的制造方法,是在普通的微细加工技术和自对准技术范围内实现的。
如上所述,根据本发明实施例,双极型晶体管具备第1晶体管组610a、第2晶体管组610b、第3晶体管组610c以及第4晶体管组610d,各晶体管组的单位晶体管数量为2、4、8、16。这样,通过改变由发射极引出布线620以及基极引出布线630选择的晶体管组的组合,可以实现具有2~30所有偶数个单位晶体管组数量的双极型晶体管,因此本实施例的双极型晶体管可以实现能满足市场对不同晶体管规模的要求的双极型晶体管。
另外,根据本实施例,不是选择晶体管组的发射极以及基极,而是选择晶体管组。这样,在选择出的晶体管组中,全部使用N型发射极940以及P型基极920,不增加集电极-基极间的电容,因此本实施例的双极型晶体管可以实现不劣化高频特性的双极型晶体管。
另外,根据本实施例,各晶体管组的单位晶体管组数量为2n个,其最小为2个,最大2m个,各不相同。这样,与设立发射极数量为1个的多个晶体管组的情况相比,介于1个1个晶体管组之间的绝缘隔离区的数量变少,因此本实施例的双极型晶体管可以实现不需要大的半导体衬底的双极型晶体管。
另外,在本实施例中,双极型晶体管具备具有最小2个、最大2m个的2n个单位晶体管数量的晶体管组。但是,如果不考虑制造单位晶体管方面的尺寸精度则不受该限制,如图10的俯视图所示,双极型晶体管还可以具备单位晶体管数量为1的其他晶体管组610e,也可以从包含晶体管组610e的多个晶体管组中选择任意的晶体管组。
另外,可以通过1层布线,也可以通过2层布线形成发射极引出布线620以及基极引出布线630。
从以上说明可知,根据与本发明有关的双极型晶体管,可以实现具有最小2个、最大2m个所有偶数个单位晶体管数量的双极型晶体管,因此具备具有连续的单位晶体管数量的晶体管组,能够达成可以实现能满足市场对不同晶体管规模的要求的双极型晶体管的效果。另外,根据与本发明有关的双极型晶体管,在选择出的晶体管组中,全部使用N型发射极以及P型基极,不增加集电极-基极间的电容,因此能达到可以实现高频特性不劣化的双极型晶体管的效果。另外根据与本发明有关的双极型晶体管,与设立发射极数量为1个的多个晶体管组的情况相比,介于1个1个晶体管组之间的绝缘隔离区的数量减少,因此能达到可以实现不需要大的半导体衬底的双极型晶体管的效果。
这样,可以提供能满足市场对不同晶体管规模的要求的双极型晶体管,应用价值极高。
产业上利用的可能性本发明可以应用在双极型晶体管上,特别是可以应用在搭载在移动通信设备等的模块部件等的晶体管上。
权利要求
1.一种双极型晶体管,是在1枚半导体衬底上形成的多触点型双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管具备可并联连接的多个晶体管组,上述多个晶体管组的单位晶体管数量各不相同,为2n(n是正整数)。
2.如权利要求1所记载的双极型晶体管,其特征是上述多个晶体管组是m个第1~第m晶体管组,第i(i=1~m)晶体管组具有2i个上述单位晶体管。
3.如权利要求2所记载的双极型晶体管,其特征是上述m为4。
4.如权利要求3所记载的双极型晶体管,其特征是上述晶体管组还具备以覆盖上述单位晶体管的方式形成的绝缘膜,上述双极型晶体管还具备在上述绝缘膜上形成的结合区、及贯穿上述绝缘膜并连接上述晶体管组和结合区的引出布线。
5.如权利要求4所记载的双极型晶体管,其特征是上述引出布线有选择地与上述多个晶体管组连接。
6.如权利要求5所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备在上述半导体衬底的与形成上述晶体管组的面相反的面上形成的集电极电极,上述引出布线连接上述晶体管组的发射极以及基极和上述结合区。
7.如权利要求6所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备上述单位晶体管数量为1的晶体管组。
8.如权利要求5所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备上述单位晶体管数量为1的晶体管组。
9.如权利要求4所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备在上述半导体衬底的与形成上述晶体管组的面相反的面上形成的集电极电极,上述引出布线连接上述晶体管组的发射极以及基极和上述结合区。
10.如权利要求4所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备上述单位晶体管数量为1的晶体管组。
11.如权利要求3所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备上述单位晶体管数量为1的晶体管组。
12.如权利要求2所记载的双极型晶体管,其特征是上述晶体管组还具备以覆盖上述单位晶体管的方式形成的绝缘膜,上述双极型晶体管还具备在上述绝缘膜上形成的结合区、及贯穿上述绝缘膜并连接上述晶体管组和结合区的引出布线。
13.如权利要求2所记载的双极型晶体管,其特征是上述双极型晶体管还具备上述单位晶体管数量为1的晶体管组。
14.如权利要求1所记载的双极型晶体管,其特征是上述晶体管组还具备以覆盖上述单位晶体管的方式形成的绝缘膜,上述双极型晶体管还具备在上述绝缘膜上形成的结合区、及贯穿上述绝缘膜并连接上述晶体管组和结合区的引出布线。
15.如权利要求1所记载的双极型晶体管,其特征是上述晶体管还具备上述单位晶体管数量为1的晶体管组。
全文摘要
本发明提供一种具备双极型晶体管,其具备多个具有发射极、基极以及集电极的单位晶体管成电的并联连接的双极型晶体管,各晶体管组的单位晶体管数量各不相同,是具备2、4、8、16个的第1晶体管组、第2晶体管组、第3晶体管组以及第4晶体管组的梳形多触点型双极型晶体管。
文档编号H01L21/331GK1497734SQ200310101510
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月13日 优先权日2002年10月11日
发明者曾根高真一, 丰田泰之, 新井一浩, 太田顺道, 之, 浩, 道 申请人:松下电器产业株式会社
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