[发明专利]双极晶体管的缩放

说明书

技术领域

本发明涉及双极晶体管领域，更具体地，其涉及设计、建模和制造双极晶体管以及双极晶体管结构的方法。

背景技术

一种改善双极晶体管性能的方法为利用缩放来缩小晶体管的几何形状，不过随着双极晶体管的尺寸缩小，以到达性能变化与预期不同的点。因此，本领域中存在减轻上述缺陷与限制的需求。

发明内容

本发明的第一方面为一种方法，其包括：选择双极晶体管的初始设计；缩放该双极晶体管的该初始设计，以产生该双极晶体管的已缩放设计；根据该缩放之后该双极晶体管的发射极的尺寸，决定是否需要该双极晶体管的该已缩放设计的应力补偿；以及若需要该双极晶体管的该已缩放设计的应力补偿，则相对于该已缩放设计的发射极布局阶层的布局，调整该已缩放设计的沟槽隔离布局阶层的布局，以产生该双极晶体管的应力补偿缩放设计。

本发明的第二方面为一种方法，其包括：(a)选择电路设计；(b)使用一或多个计算机处理器，从该电路设计当中提取双极晶体管的布局阶层以及对应的布局参数；(c)使用该一或多个计算机处理器，从所述多个布局参数决定所述多个双极晶体管的装置参数；(d)使用该一或多个计算机处理器，执行该电路设计的电路模拟；(e)根据该模拟的结果，决定该电路设计是否符合预定性能目标；(f)若不符合所述多个性能目标，则对于所述多个双极晶体管中至少一个，相对于该至少一双极晶体管的发射极布局阶层的布局，调整该至少一双极晶体管的沟槽隔离布局阶层的布局；以及(g)重复步骤(b)至(f)，直到符合所述多个性能目标或预定次数。

本发明的第三方面为一种方法，其包括：在基板内形成沟槽，并且用电介质材料填充该沟槽，以形成定义该基板内集电极周边的沟槽隔离；在该集电极上形成基极；在该基极上形成发射极；从该沟槽移除该电介质材料的全部或一部分；以及在该基板、该基极以及该发射极的暴露区上以及该沟槽上形成介电帽层；该帽层密封该沟槽的上区，并且在该集电极的该周边周围形成空隙。

本发明的第四方面为一种双极晶体管，其包括：基板内的沟槽，该沟槽位于该基板内集电极的周边附近；该集电极上的基极；该基极内的发射极；以及介电帽层，其位于该基板、该基极以及该发射极的暴露区上，并且延伸超过该沟槽；该帽层密封该沟槽但是并未将其填充。

本发明的第五方面为一种双极晶体管，其包括：基板内的电介质填充沟槽，该电介质填充沟槽定义该基板内集电极的周边，该集电极在与该基板顶表面平行的平面内具有狗骨头形(dog-bone)剖面；该集电极上的基极；以及该基极内的发射极。

附图说明

本发明的特征都在所附权利要求中阐述。然而，通过参考下列示例性具体实施例的详细描述搭配附图，可对本发明本身有最佳了解，其中：

图1为可适用本发明的具体实施例的示例性双极晶体管的平面图/俯视图；

图2为通过图1中线段2-2的剖面图；

图3为通过图1中线段3-3的剖面图；

图4为集电极电流密度对发射极周长对面积比例的曲线图，其显示根据标准双极晶体管模型的预期值与实体双极晶体管的测量值；

图5A为示例性多发射极双极晶体管的平面图，而图5B为通过图5A中线段5B-5B的制造的装置的剖面图；

图6为饱和集电极电流密度的测量值对实体双极晶体管的发射极面积的曲线图；

图7为beta的测量值对实体双极晶体管的集电极的电流密度的曲线图；

图8为集电极至发射极击穿电压的测量值对实体双极晶体管发射极面积的曲线图；

图9A包括例示双极晶体管缩放的平面图；

图9B为饱和集电极电流密度的测量值对如图9A内所示缩放的实体双极晶体管发射极面积的曲线图；

图10A和图10B示出在长度方向发射极至浅沟槽隔离间距对于饱和状态的集电极电流密度的影响；

图11A和图11B示出在宽度方向发射极至浅沟槽隔离间距对于饱和状态的集电极电流密度的影响；

图12为双极晶体管的平面图，其示出用来计算根据本发明具体实施例由浅沟槽隔离在集电极内引起的应力的几何特征；

图13为对于根据本发明具体实施例的实体双极晶体管，集电极电流密度作为集电极应力因子函数的曲线图；

图14为对于根据本发明具体实施例的实体双极晶体管，在饱和集电极电流密度作为发射极面积函数的曲线图；

图15为示出根据本发明具体实施例，设计具有双极晶体管的集成电路的方法流程图；