一种碳化硅的双极结型晶体管的制作方法

本申请涉及半导体器件，具体地，涉及一种碳化硅的双极结型晶体管。

背景技术：

1、碳化硅（silicon carbide，sic）材料是第三代宽禁带半导体，其禁带宽度3.2ev远大于传统硅材料1.1ev，临界击穿场强高于硅材料一个数量级，具有耐高温高压的优势，同时其饱和漂移速度快，适合制造快速响应的高温高压功率半导体器件。如碳化硅（sic）双极结型晶体管(bjt，bipolar junction transistor)，由于其不存在栅极氧化物并具有低的导通阻抗，具有高电流增益(β)。对于高压应用，高增益bjt在基极驱动电路中能够提供更低的功率损耗。

2、最大震荡频率fmax是半导体器件高频性能的重要表征，直接决定了当前工艺的极限频率与增益、功率之间的关系。由公式（1）（2）可见，提高fmax的一个非常有效的手段是降低基极电阻rb。

3、   式（1）

4、     式（2）

5、ft：截止频率，cdiff：扩散电容，cbe：基极-发射极电容，

6、cbc：基极-集电极电容，re：发射极电阻，rc：集电极电阻，

7、fmax：最大震荡频率，rb：基极电阻，gm：跨导。

8、图1为传统bjt的示意图。其中，基极金属11，基极接触孔12，基极接触区13，发射极金属24，发射极接触区25，发射极接触孔26，集电极金属37，集电极接触区38，集电极接触孔39。基极接触区13和发射极接触区25形成交错结构，叉指状上层金属结构，集电极金属37和集电极接触区38形成交错结构。这两种交错结构都可以叫做叉指结构的上层金属。

9、现有技术方案的缺点：

10、1、与非叉指结构的上层金属结构相比，叉指结构的上层金属（即基极接触区13和发射极接触区25形成的叉指结构，集电极金属37和集电极接触区38形成的叉指结构）能够有效降低发射极与集电极面积，并减小基极电阻。

11、但是随着器件尺寸减小以及工作频率增加，叉指结构的上层金属中引入的金属电阻分布式效应显著增大，相当于引入额外的电阻，从而导致基极电阻增加，降低器件的性能。

12、在高频应用场景中，基极金属电阻分布式效应明显，分布式电阻的和就是基极电阻。

13、2、基极区（图中未示出）位于发射极接触区25之下，由于基极区在第二横向方向的宽度需要有一定的宽度以及版图设计尺寸的限制，导致发射极与集电极之间金属（即集电极金属37的横臂和发射极金属24）间距过小，导致基极接触孔12分布在基极金属11的端头位置（即基极接触孔12位于图1中u型的基极金属11的左端位置）。基极接触孔12连接基极金属11和基极接触区13，其中，基极接触区13和基极区连接。这样，基极接触孔12的面积决定了基极金属11和基极接触区13的实际接触面积，进而决定了基极金属11与基极区的实际接触面积。

14、因此，由于基极接触孔12设置在基极金属11的端头位置，受到发射极与集电极之间金属（即集电极金属37的侧臂和发射极金属24）间距的限制，进而使得基极金属11与基极区的实际接触面积小，导致基极电阻增大，降低器件性能。基极电阻即式（2）中的rb。

15、因此，传统的bjt的基极电阻较大，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

16、在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种碳化硅的双极结型晶体管，以解决传统的bjt的基极电阻较大的技术问题。

2、本申请实施例提供了一种碳化硅的双极结型晶体管，包括至少一个元胞，所述元胞包括：

3、集电极接触区，所述集电极接触区横向中较长的方向为第一横向方向，较短的方向为第二横向方向；

4、基极区，与所述集电极接触区在第二横向方向间隔设置；

5、基极注入区，连接在所述基极区朝向所述集电极接触区的一侧；

6、氧化物隔离区，形成在所述基极注入区和所述集电极接触区之间；

7、一个所述基极注入区对应至少两个基极接触区，每个所述基极接触区位于所述基极注入区和所述氧化物隔离区之上，且所述基极接触区中连接在所述氧化物隔离区之上的部分为第二连接部，各个所述基极接触区沿第一横向方向间隔设置在与之对应的所述基极注入区之上；

8、基极接触孔，所述第二连接部之上设置基极接触孔；

9、基极金属，连接在各个所述基极接触孔之上。

10、本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

11、本申请实施例的双极结型晶体管，由于采基极注入区1-4和与之对应的对应各个基极接触区1-3相配合形成叉指结构，使得基极电阻较小，进而使得最大震荡频率fmax较大，即提升了器件的频率特性。

技术特征：

1.一种碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，包括至少一个元胞，所述元胞包括：

2.根据权利要求1所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，所述元胞还包括：

3.根据权利要求2所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，所述基极接触区（1-3）之上形成第一金属硅化物层，所述基极接触孔（1-2）形成在所述第一金属硅化物层中位于第二连接部（1-32）之上的位置；

4.根据权利要求1至3任一所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，同一个元胞内具有两个所述集电极接触区（3-9）和一个所述基极区（1-11），且两个所述集电极接触区（3-9）在第二横向方向分别间隔设置在基极区（1-11）的两侧；

5.根据权利要求1至3任一所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，同一个元胞内具有两个所述集电极接触区（3-9）和一个所述基极区（1-11），且两个所述集电极接触区（3-9）在第二横向方向分别间隔设置在基极区（1-11）的两侧；

6.根据权利要求1至3任一所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，同一个元胞内具有两个所述集电极接触区（3-9）和k个所述基极区（1-11），其中，k为大于等于1的整数；k个所述基极区（1-11）在两个所述集电极接触区（3-9）之间沿第二横向方向间隔设置；

7.根据权利要求1至3任一所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，同一个元胞内具有两个所述集电极接触区（3-9）和k个所述基极区（1-11），其中，k为大于等于1的整数；k个所述基极区（1-11）在两个所述集电极接触区（3-9）之间沿第二横向方向间隔设置；

8.根据权利要求1至3任一所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，所述基极接触区（1-3）中连接在所述基极注入区（1-4）之上的部分为第一连接部（1-31）；

9.根据权利要求1至3任一所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，基极接触孔（1-2）为柱形基极接触孔（1-2）；

10.根据权利要求9所述的碳化硅的双极结型晶体管，其特征在于，所述基极接触区（1-3）中连接在所述基极注入区（1-4）之上的部分为第一连接部（1-31）；

技术总结
本申请提供了一种双极结型晶体管，包括至少一个元胞，元胞包括：集电极接触区，集电极接触区横向中较长的方向为第一横向方向，较短的方向为第二横向方向；基极区；基极注入区，连接在基极区朝向集电极接触区的一侧；氧化物隔离区，形成在基极注入区和集电极接触区之间；一个基极注入区对应至少两个基极接触区，每个基极接触区位于基极注入区和氧化物隔离区之上，且基极接触区中连接在氧化物隔离区之上的部分为第二连接部，各个基极接触区沿第一横向方向间隔设置在与之对应的基极注入区之上；第二连接部之上设置基极接触孔；基极金属，连接在各个基极接触孔之上。本申请实施例解决了传统的BJT的基极电阻较大的技术问题。

技术研发人员：顾鸣远,岳丹诚
受保护的技术使用者：苏州华太电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13