[发明专利]具有对电流值的较少依赖性的增益的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，并且具体涉及一种双极型晶体管，其电流增益具有对基极电流或集电极电流的较少依赖性。

背景技术

传统双极型晶体管因下述事实而是已知的：电流增益在非常低的电流电平中较小，在中电流电平中较大，并由于高电流电平中的高电平注入效应而再次较小。例如，在非专利文献1的第142-143页和图7中，下述内容被描述为典型示例：电流增益在100pA的集电极电流处为35，并根据集电极电流的增大而增大大约一个量级，从而在约100μA处达到最大增益400，并且然后针对更大集电极电流而减小。

另一方面，对于实现较小外部基极电阻和改进高频特性，以往已知有移植基极（graft base）晶体管结构。如非专利文献2的第106页中的图6.12(A)中所示，该结构是下述结构：其中，高浓度基极区（移植基极127）从发射极130的边缘表面横向延伸至发射极之下并被掩埋在其中。在这种情况下，当高浓度基极区与发射极分离时，从该区至发射极的中心之下的固有基极（intrinsic base）121的电阻变高，并且因此，这是不利的。图1示意了具有从非专利文献2的图6.12(A)提取的移植基极结构的晶体管的截面图。在图1中，高浓度基极区127从发射极130的边缘延伸0.35μm长度至发射极之下并被掩埋在其中。在图1中，附图标记110是集电极，附图标记121是固有基极，附图标记127是移植基极，并且附图标记130是发射极。这些附图标记也被写在图6.12(A)中。

未开发该移植基极晶体管以改进电流增益的电流依赖性。由于开发该移植基极晶体管以改进高频特性，因此操作范围主要覆盖大电流，并且较少重点被放在非常低的电流电平上。

因此，在其中移植基极晶体管的高浓度基极区的高浓度部分（杂质浓度>1E19原子/cc）具有与发射极的接触的结构增大了发射极与基极之间的泄漏电流。这可能导致该泄漏电流的值附近的非常低的电流电平中的电流增益减小。因此，增益变化针对其较小的集电极电流的范围不利地变窄。另外，基极与发射极之间的击穿电压变小，并且晶体管的应用电压范围变窄，这不是优选的。

引用列表

非专利文献

NPL1：

S.M.Sze,Physics of Semiconductor Devices,second edition,John Wilyand Son。

NPL2：

L.Treitinger,M.Miura-Mattausch,Ultra-Fast Silicon Bipolar Technology,Springer-Verlag。

发明内容

技术问题

然而，为了在不使用复杂电路的情况下放大在恒定增益下以若干量级的因子变化的电流，需要双极型晶体管，其对电流增益的电流依赖性（输出电流（集电极电流或发射极电流）与输入电流（基极电流）之比：β或hfe）小若干量级。

本发明中的目的在于：

1）抑制在以上传统技术中出现的电流增益变化；

2）以及，防止基极与发射极之间的击穿电压减小。

解决问题的方案

在本发明中，采取下述措施以解决以上问题：其中，在基极的表面上提供高杂质浓度区，以与发射极分离并包围发射极。即，可以就器件结构而言如下描述这一点。

（1）

一种半导体器件，其特征在于，至少包括：

第一半导体区，具有第一表面、第一厚度和第一导电类型；

第二半导体区，具有第二表面、第二厚度和相反导电类型，并在所述第一表面的部分处与所述第一半导体区相接触；

第三半导体区，具有第三表面、第三厚度和所述第一导电类型，并在所述第二表面的部分处与所述第二半导体区相接触；以及

第四半导体区，具有第四表面、第四厚度，并在所述第二表面的部分处与所述第二半导体区相接触，；

所述第三半导体区的杂质浓度大于所述第二半导体区的与所述第三半导体区相接触的部分的杂质浓度，并且所述第四半导体区被提供以与所述第三半导体区分离并包围所述第三半导体区，并且所述第四半导体区的杂质浓度大于所述第二半导体区的杂质浓度。

由于该器件不仅被用作晶体管，而且被用作具有有利线性的放大传感器，因此该器件被称作“半导体器件”。