具有減少的寄生的晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制作或制造方法。特別地，本發(fā)明涉及具有少數(shù)載流子陷阱的半導(dǎo)體器件，其有助于減小形成固有寄生閘流管的雙極晶體管的電流增益。
【背景技術(shù)】
[0002]在CMOS器件中，閂鎖是一種普遍的問題。閂鎖是由于固有寄生閘流管引起的，固有寄生閘流管可以在被觸發(fā)時相應(yīng)地切換到低歐姆態(tài)，并且隨后在電路的外部引腳之間形成不需要的電流路徑。
[0003]在所謂的軌到軌架構(gòu)中的具有ESD結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，也可能由固有閘流管的不需要的觸發(fā)而形成不需要的電流路徑。進(jìn)一步地，器件中的功能性雙極晶體管也可能展現(xiàn)為寄生閘流管。由于閘流管實質(zhì)上是兩個耦合的晶體管，已經(jīng)可以通過利用溝槽和/或掩埋隔離層(如絕緣體上硅，SOI結(jié)構(gòu))來隔離半導(dǎo)體上特定區(qū)域的方式將兩個晶體管解耦合，從而解決上述問題。其他還有試圖利用內(nèi)建的電勢(如利用在擴(kuò)散阱下的高摻雜埋層)來增大高摻雜區(qū)域以拒絕少數(shù)載流子，從而降低所述晶體管中的一個或兩個的發(fā)射極效率。另一種方式可以通過引入額外的重組中心(例如，利用金摻雜，或輻照缺陷，或者植入位錯網(wǎng)絡(luò))來減小至少一個晶體管的電流增益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]示例地，本發(fā)明包括一種晶體管，該晶體管具有少數(shù)載流子陷阱。進(jìn)一步地，示例地，本發(fā)明包括一種雙極晶體管，其具有發(fā)射極、集電極和基極，并包括在所述基極中的少數(shù)載流子陷阱。進(jìn)一步的示例的實施方式的少數(shù)載流子陷阱包括N型摻雜區(qū)域和相鄰于或者非常接近所述N型摻雜區(qū)域的P型摻雜區(qū)域。在一種實施方式中，靠近地隔開的N型摻雜區(qū)域和P型摻雜區(qū)域可以是分開大約或精確地10微米。進(jìn)一步的示例的實施方式包括連接N型摻雜區(qū)域和P型摻雜區(qū)域的導(dǎo)體。該導(dǎo)體可以是浮置地，或者接地，或者連接到另一電壓，例如與基極相同的電壓。在其他示例的實施方式中，少數(shù)載流子陷阱可以在至少三面上包圍發(fā)射極。在進(jìn)一步的實施方式中，少數(shù)載流子陷阱可以在至少三面上包圍集電極。在其他實施方式中，少數(shù)載流子陷阱包括設(shè)置為棋盤圖形的N型摻雜區(qū)域和P型摻雜區(qū)域。另一種可能的設(shè)置包括將N型摻雜區(qū)域和P型摻雜區(qū)域交錯為交叉的指形。其他特點(diǎn)為將N型摻雜區(qū)域和P型摻雜區(qū)域交錯的幾何圖案也可以包括。在其他實施方式中，晶體管可以是MOS晶體管，少數(shù)載流子陷阱位于摻雜的阱中。還包括的是具有少數(shù)載流子陷阱的晶體管，其中少數(shù)載流子陷阱可以包括一個或多個P型摻雜區(qū)域和分別靠近地隔開的N型摻雜區(qū)域。還包括的是具有少數(shù)載流子陷阱的晶體管，其中少數(shù)載流子陷阱可以包括一個或多個P型摻雜區(qū)域和分別相鄰的N型摻雜區(qū)域。本發(fā)明也包括以上特征的各種組合和置換。
【附圖說明】
[0005]圖1是具有兩個示出本發(fā)明示例的雙極晶體管集成電路的剖視圖；
[0006]圖2所示的是圖1中集成電路的一部分的剖視圖，其中示出了本發(fā)明的一種示例的實施方式；
[0007]圖3所示的是展示本發(fā)明另一實施方式的集成電路的平面視圖；
[0008]圖4所示的是展示本發(fā)明另一實施方式的集成電路的平面視圖；
[0009]圖5所示的是展示本發(fā)明另一實施方式的集成電路的平面視圖；
[0010]圖6所示的是展示本發(fā)明另一實施方式的集成電路的一部分的剖視圖；
[0011]圖7A和圖7B所示的是展示本發(fā)明另一實施方式的集成電路的一部分的剖視圖；
[0012]圖8所示的是可以在制造本發(fā)明示例的實施方式中執(zhí)行的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]在半導(dǎo)體器件中的寄生閘流管包括兩個耦合的雙極晶體管。通過降低一個或兩個所述晶體管(構(gòu)成寄生閘流管)的電流增益，閘流管的作用可以得以抑制?？梢酝ㄟ^減小基極傳輸因數(shù)來降低電流增益?；鶚O傳輸因數(shù)定義為注入到雙極結(jié)晶體管的基極、并成功通過基極的準(zhǔn)中性寬度擴(kuò)散進(jìn)入集電極的少數(shù)載流子的比例。
[0014]從而，通過在構(gòu)成閘流管的一個或兩個晶體管的基極區(qū)域中加入少數(shù)載流子陷阱，本地的少數(shù)載流子可以降低，較少的少數(shù)載流子可以到達(dá)雙極晶體管的集電極。
[0015]在本發(fā)明的各種示例的實施方式中，少數(shù)陷阱(或名為“少數(shù)載流子”陷阱)包括一個或多個P型摻雜及相鄰的N型摻雜區(qū)域，其可以通過導(dǎo)體電性短接?？蛇x地，少數(shù)陷阱可以包括一個或多個P型摻雜及靠近地隔開的N型摻雜區(qū)域，它們可以通過導(dǎo)體電性短接。示例地，靠近地隔開的N型摻雜區(qū)域與P型摻雜區(qū)域之間的間隙約為10微米。少數(shù)陷阱的N型和P型區(qū)域應(yīng)當(dāng)由單個的可以為N型摻雜或者P型摻雜的區(qū)域所環(huán)繞。
[0016]如圖1所示，其示出了襯底11中兩個功能性雙極晶體管。示例地，襯底11為P型摻雜。一個NPN晶體管包括發(fā)射極23、基極21和集電極19。發(fā)射極23和集電極19為N型摻雜，而基極21為P型摻雜。進(jìn)一步地，另一個NPN晶體管包括發(fā)射極17、基極15和集電極13。發(fā)射極17和集電極13為N型摻雜，而基極15為P型摻雜。寄生的PNPN閘流管形成在例如基極21、集電極19、襯底11和集電極13之間。
[0017]少數(shù)陷阱包括一個或多個P型摻雜及相鄰的N型摻雜區(qū)域，它們可以通過上方的金屬來電性短接。該金屬可以是浮置的，或者接地，或者連接到另一電壓。在一個或兩個所述基極區(qū)域中的少數(shù)陷阱的位置用于減小電流增益并降低寄生閘流管的效用。圖2中示出了更多細(xì)節(jié)。
[0018]在圖2中，示出了圖1中的一個晶體管的一部分。特別地，其中示出了發(fā)射極23、基極21和集電極19的一部分。少數(shù)陷阱包括N型摻雜區(qū)域25，其與P型摻雜區(qū)域27相鄰，位于基極21中發(fā)射極區(qū)域23和集電極區(qū)域19之間。在圖2中，N型摻雜區(qū)域25和P型摻雜區(qū)域27通過導(dǎo)電接觸31短接在一起，導(dǎo)電接觸31示例地為金屬。少數(shù)陷阱可以連接或不連接到外部電壓源。優(yōu)選地，少數(shù)陷阱與基極21連接到相同的電壓。由發(fā)射極23發(fā)射出來的電子透過基極21擴(kuò)散，作為少數(shù)載流子。電子擴(kuò)散到N型摻雜區(qū)域25的空間電荷區(qū)29的邊緣，這是由于彼處的少數(shù)載流子密度很低。在空間電荷區(qū)中，電子將由電場進(jìn)行迀移。增加到N型摻雜區(qū)域25的額外電荷將通過互連31流到P型摻雜區(qū)域27，并自此通過提拉多數(shù)載流子而流出到基極。因此，少數(shù)載流子(電子)被迀移到多數(shù)載流子(空穴)，并不會到達(dá)集電極19。從而，NPN晶體管的電流增益得以降低。
[0019]在所有示例性實施方式中，摻雜類型可以互換，其中對于PNP晶體管，可以通過將P型置換為N型形成相似的少數(shù)陷阱，反之亦然。
[0020]另一種示例的實施方式如圖3所示。在圖3中，標(biāo)記123為N型摻雜的發(fā)射極，標(biāo)記121為P型摻雜的基極，標(biāo)記119為N型摻雜的集電極。少數(shù)陷阱包括N型摻雜區(qū)域125和相鄰的P型摻雜區(qū)域127。在基極121中的少數(shù)陷阱圍繞發(fā)射極，或者至少在三面上咬合住發(fā)射極，從而阻礙少數(shù)載流子轉(zhuǎn)移到集電極119。
[0021 ] 少數(shù)陷阱可選地可以形成在集電極的周圍。這種實施方式可以參考圖3，其中將標(biāo)記123理解為表示集電極，標(biāo)記121仍表示基極，標(biāo)記119表示發(fā)射極。從而，由標(biāo)記125和127表示的少數(shù)陷阱可以視為包圍或咬合住集電極123。
[0022]進(jìn)一步的一種示例實施方式可以參考圖4。標(biāo)記223表示發(fā)射極，標(biāo)記221表示基極，標(biāo)記219表示集電極。少數(shù)陷阱225為相鄰N型摻雜區(qū)域與P型摻雜區(qū)域交錯的結(jié)構(gòu)。例如，標(biāo)記227和233可以是N型摻雜的，標(biāo)記226和231可以是P型摻雜的。用戶可以選擇利用導(dǎo)電的連接器將相鄰的N型摻雜區(qū)域與P型摻雜區(qū)域連接。
[0023]進(jìn)一步的一種示例實施方式可以參考圖5。標(biāo)記323表示發(fā)射極，標(biāo)記321表示基極，標(biāo)記319表示集電極。少數(shù)陷阱325為N型摻雜區(qū)域與P型摻雜區(qū)域交叉的指形結(jié)構(gòu)。例如，標(biāo)記327可以表示N型摻雜區(qū)域，標(biāo)記322可以表示P型摻雜區(qū)域。N型摻雜區(qū)域327有指形329、331，P型摻雜區(qū)域有指形333、335和337。交叉的指形結(jié)構(gòu)的各反型摻雜區(qū)域可以是互相接觸的，或者也可以如前所述的靠近地隔開。
[0024]本發(fā)明不僅