純粹雙載子及混合雙載子互補式金氧半技術中寄生雙載子電晶體之研究

Abstract

寄生效應是積體電路的一個先天性的問題。當積體電路在適當的偏壓條件下工作，才 可不受寄生元件的干擾。在雙載子積體電路及雙載子互補式金氧半積體電路中，當NP N 電晶體工作在飽和區時，往往會觸發寄生的 PNP電晶體，使其動作；影響較嚴重時 ，會使積體電路無法正常動作，導致電路設計失敗。縱然栓鎖效應不是雙載子積體電 路的大問題，但其寄生 PNP雙載子電晶體的異常動作可導致實際特性與電路模擬有偏 差；而在雙載子互補式金氧半積體電路中可能成為導致栓鎖現象的觸發源。 本篇論文研究傳統式結構的寄生雙載子電晶體的直流特性，及其在積體電路設計上所 造成的問題；同時建立可以 SPICE進行電路模擬的等效電路，以解決電路模擬與實際 完成電路，在直流特性上不一致的問題。利用此等效電路，可圓滿解釋某些積體電路 上常發生的故障模式，也可用來預測寄生 PNP電晶體對積體電路設計上所造成的影響 程度。 其次亦將此等效電路成功地用來模擬雙載子互補式金氧半輸出端電路工作在飽和區時 ，因少數載子之高注入效應而造成的基座電流；此基座電流有可能造成雙載子互補式 金氧半積體電路發生栓鎖現象。為了克服此問題，將使用在 IIL技術上的深集極隔離 的方法，應用在12伏特N 型井區雙載子互補式金氧半積體電路技術中，可顯著削弱寄 生PNP 電晶體的電流增益，解決電路設計上的困擾；並可提高電路防栓鎖效應的能力 。