複晶矽射極雙載子技術:實驗與模擬

Abstract

使用高度摻雜之複晶矽作為射極接觸大大地提高雙載子電晶體的性能, 同時也提供了 幾項製作上的便利, 符合超大型積體電路製作技術的發展趨勢, 特別是由縮小尺寸所 引起的問題, 可藉此技術獲得改善, 較諸傳統雙載子電晶體, 複晶矽介面有一層厚約 10埃的氧化物, 這層氧化物對於由基極注入之少數載子有抑制作用, 基極電流降低, 電流增益因而提高, 至於其機制, 則有幾種不同的理論解釋, 包括: 低遷移率模型、 穿透模型、及熱動離子–擴散模型。 本文分為實驗與模擬兩大部分, 實驗部分, 首先針對三種不同製程順序或介面處理的 二極體作討論, 由實驗結果發現: 介面有一層故意成長的氧化物時, 串聯電阻增加; 先離子佈植, 再沈積復晶矽、熱退火, 因離子植入時所造成的表面傷害, 使其反向崩 潰是屬於軟性崩潰。沈積複晶矽後再離子佈植、熱退火, 則屬於硬性崩潰, 崩潰電壓 前者低於30伏, 後者大於80伏。電晶體的製作流程採自對準方式, 基極離子佈植後, 不經高溫退火, 即沈積複晶矽, 介面處理一律相同, 射極熱退火則分為攝氏900 度3. 5 小時, 950 度/ 小時及1000度40分鐘等三種條件。第一種條件, 基射極接面未形成 , 後兩者基射極接面正常, 電流增益可達400,模擬部分: 利用二維元件模擬器, 在複 晶矽及結晶矽介面間定義一層厚10埃, 具有較寬能隙的物質, 配合低遷移率模型, 對 元件進行模擬, 模擬與實驗結果相當吻合。