[发明专利]具有多层接触的半导体器件

说明书

技术领域

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，重要的是在切换期间电阻的最小化，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。

背景技术

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极，旨在实现有源层的一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时，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。

本发明可以解决一个或者多个上述问题。

发明内容

以许多实施方法和应用为例说明了本发明，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；以及第二衬底层，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。

在另一个实施例中，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。

在另外一个实施例中，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，考虑到下面本发明各种实施例的详细描述，可以更加彻底地理解本发明，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1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；