一種改良的微小化雙載子電晶體截止頻率模式

Abstract

由於雙載子互補式金氧半電晶體(BiCMOS)技術近幾年來急速的發展，以此高級技術應 用之超大型積體電路(VLSI)產品在國際上普遍受到矚目，並且逐漸成為半導體工業制 程標準的趨勢。所以自我對齊復晶矽射極雙載子電晶體技術(Self-Alignment Poly- Emitter Bipolar Transistor Technology)的研究發展就顯得格外重要。又因為影響 雙載子電晶體元件最重要的兩個參數在直流訊號上是電流增益，在交流訊號上是截止 頻率。因此，在這篇論文里我們將重點放在推導雙載子電晶體的截止頻率模式上，以 作為未來在微小化雙載子電晶體上預測截止頻率大小的恁藉。 首先，我們以冶金界面為分界點並使用電荷控制模型(Charge-Control Model)和兩階 階乘式的實驗設計法(Two-Level Factorial Experimental Design) 來對一維空間簡 化的n -p-n-n 推導一組三個區域的傳輸時間模型(Three-Region Transit Time M－ odel) 。值得一提的是我們改進了高注入電流狀態時的傳輸時間模型，並且利用已獲 授權的二維空間數值元件模擬器PISCES-ⅡB來驗證此理論。我們將理論和模擬數據作 一比較，結果非常吻合。 最後，我們利用這組三個區域的傳輸時間模型來討論濃度變化和幾何形狀對傳送時間 的影響效益並預測縮小傳輸時間的趨勢，如此可得到以下的結論：第一，增加表面結 合速度(V ) ；第二，增加射極濃度(N )；第三，減少射極寬度(X )；第四，減少基 極濃度(N )；第五，減少基極寬度(X )；第六，增加集極濃度(N )；第七，減少集極 磊晶寬度。等可以增加截止頻率。