【文章內(nèi)容簡介】 入到基區(qū)的電子電流（Ine）在總的發(fā)射極電流（IE）中的比例（也就是要減少從基區(qū)向發(fā)射區(qū)注入的空穴電流Ipe）——必須提高發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度與基區(qū)雜質(zhì)濃度之比。（工藝中要調(diào)節(jié)好基區(qū)和發(fā)射區(qū)的濃度）● 減少電子在基區(qū)的復合——必須減小基區(qū)寬度W（控制好兩個結(jié)深Xjc、Xje ）?！仨毺岣呱贁?shù)載流子的壽命（材料完整性要好，工藝中要盡量減少產(chǎn)生二次缺陷和金屬離子沾污。）143 晶體管的特性曲線1 共發(fā)射極輸出特性曲線 在特性曲線中可以看出：1） 當IB=0時， IC≠0（= ICEO）2） 當IB=IB1時，IC=βIB1 + ICEO3） 對于某一IB=IBi ，當VCE=0時，IC=0。當VCE電壓開始增加時，集電極電流急劇增大，當VCE電壓增大到一定數(shù)值后，IC開始轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。這一段IC增大的快慢程度，反映了晶體管飽和壓降的大小。1 輸出特性曲線的三個工作區(qū)（見圖17）可劃分為三個工作區(qū)： 1）放大區(qū) 2）飽和區(qū) 3）截止區(qū) 圖17 共發(fā)射極輸出特性的三個工作區(qū)3 輸出特性曲線的幾種異常情況1）大電流特性差 （圖18a） 2） 小電流特性壓縮（圖18b）3）飽和壓降大 （圖18c） 4）特性曲線傾斜（圖18d）5）兩段飽和特性（圖18e） 6）CE低擊穿 （圖18f） （圖18a） （圖18b）（圖18c） （圖18d） （圖18e） （圖18f） 144 晶體管的分類1 按結(jié)構(gòu)極性分——NPN和PNP型2 按頻率分——高頻（超高頻、微波）：fT3MHz低頻：fT〈 3MHz2 按功率分——大功率：Ptot1W 小功率：Ptot〈1W3 按工藝分——平面、臺面、臺平面，等4 按功能分——放大、振蕩、開關、等145 晶體管的主要電參數(shù)1 直流參數(shù) ● 擊穿電壓——BVCBO、BVCEO、BVEBO （單位：V） 1） 測試方法——在規(guī)定的測試電流下，測出兩個對應電極間的擊穿電壓值。（一般在實際測試中，測不到真正的擊穿點）。 2）BVEBO的高低決定于——基區(qū)的雜質(zhì)濃度 3）BVCBO的高低決定于——集電區(qū)的電阻率4）BVCEO的高低決定于——BVCBO的高低和β的大小，而且有關系式：BVCEO = BVCBO /（1+β）1/n● 反向電流 ——ICBO、ICEO、IEBO （單位：μA或mA)1）測試方法——在規(guī)定的測試電壓下，測出兩個對應電極間的反向電流值。2）IEBO、ICBO分別是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的反向漏電流，在正常情況下，應該是一個很小的數(shù)值（一般在nA 或 μA數(shù)量級）。3）ICEO的大小與ICBO和β有關——ICEO =（1+β）ICBO4）實際晶體管的反向電流大小決定于晶體管芯片PN結(jié)表面的清潔度——因此，在生產(chǎn)中必須加強清洗工藝?！瘛‰娏鞣糯蟊稊?shù)——hFE 1) 測試方法——在規(guī)定的VCE、IC條件下，測出IC和IB值，然后，計算出hFE=IC/IB 。 2）hFE的大小決定于——硼、磷擴散的雜質(zhì)濃度之比以及基區(qū)寬度的大?。ㄔ谂饠U散條件不變的前提下，主要決定于磷擴散條件的控制和調(diào)試）。 ● 飽和壓降——VCES、VBES （單位：V）1） 測試方法——在規(guī)定的IC和IB條件下，測出VCES、VBES。2） VCES、VBES的大小決定于——★ 放大倍數(shù)hFE的大小★ 材料電阻率的高低和外延層或高阻層的厚度★ 上下電極的歐姆接觸好壞。 2 交流參數(shù)● 特征頻率——fT （單位：MHz）1) 測試方法——在規(guī)定的測試頻率和電壓VCE、電流IC條件下，在fT測試儀上測出fT。2）fT的大小決定于——★ 基區(qū)寬度Wb的大?。?Wb小——fT高）★ 發(fā)射結(jié)面積AE的大?。ˋE小——fT高）★ 基區(qū)雜質(zhì)濃度Nbs的高低 (Nbs低——R□大——fT高)● 輸出電容——Cob (單位：pF )1) 測試方法——在規(guī)定的測試頻率和電壓VCB條件下，在Cob儀上測出Cob 。2）Cob的大小決定于——★ 測試電壓VCB的高低（ VCB高—— Cob小）★ 集電結(jié)面積AC的大小 （AC小—— Cob?。?材料電阻率ρc的高低 (ρc 高——Cob小)● 開關時間—— td、 tr 、ts、 tf （單位：μS）延遲時間——td ，上升時間—— tr ，儲存時間——ts ，下降時間——tf （其中，ts和tf 是兩個主要的時間參數(shù)）1） ts 的大小主要決定于——★ 測試電流（IBIBIC）的大小?！?基區(qū)和集電區(qū)的少子壽命（與材料缺陷、雜質(zhì)、摻金量多少有關）?！?外延層或高阻層厚度。 2） tf 的大小主要決定于——★ 測試電流（IBIBIC）的大小?！?發(fā)射結(jié)面積和集電結(jié)面積的大小。 3 極限參數(shù)● 集電極最大電流——ICM （單位：A）1）定義——hFE 下降到最大值的1/2時的集電極電流值，為ICM。2）提高ICM的措施有——★ 增加發(fā)射區(qū)周長和面積★ 降低材料電阻率★ 提高基區(qū)雜質(zhì)濃度 ● 最高結(jié)溫 Tjm 1) 定義——晶體管中PN結(jié)所能承受的最高溫度，叫Tjm 。2) Tjm的大小與半導體材料的性質(zhì)、電阻率有關。對硅晶體管來說，Tjm=150200℃?！?集電極最大耗散功率——Ptot（PCM）1）Ptot與最高結(jié)溫Tjm、熱阻RT的關系式 Ptot = Tjm—Ta / RT Ptot = Tjm—Tc / RT2) 要提高Ptot ——降低RT——就要——★ 增大芯片面積（集電結(jié)面積和周長）★ 減薄芯片厚度★ 選擇合理的封裝結(jié)構(gòu)★ 改善背面金屬化和燒結(jié)（粘片）工藝第二章 晶體管制造工藝與原理21 典型產(chǎn)品工藝流程211 晶體管的基本工藝流程 一次氧化——一次光刻——基區(qū)擴散——二次光刻——發(fā)射區(qū)擴散——三次光刻（引線孔）——蒸發(fā)——四次光刻——合金——中測——減薄——背金——劃片——后道組裝——成測——打印——包裝——出廠。212 典型產(chǎn)品的芯片工藝流程 1 節(jié)能燈系列產(chǎn)品 三擴片（三擴、磨拋）——一次（水汽）氧化——一次光刻——基區(qū)CSD淀積——二次氧化——基區(qū)擴散——二次光刻——POCL3淀積——發(fā)射區(qū)氧化擴散——PGSCVD——HCL氧化——三次光刻——蒸發(fā)——四次光刻——N2合金——N2烘焙——PIA光刻——減?。▏娚埃痴簟袦y——劃片。2 高反壓大功率系列 三擴片（三擴、磨拋）——基區(qū)CSD淀積——（水汽）二次氧化——基區(qū)擴散——二次光刻——POCL3淀積——P+CSD淀積——發(fā)射區(qū)氧化擴散——PSGCVD——氧退火——三次光刻——斜槽切割——臺面腐蝕——電泳玻璃——燒玻璃——CVD（UDO+SIN）——四次光刻——蒸發(fā)——五次光刻——N2合金——H2處理——N2烘焙——噴砂——背蒸——（涂硅油）中測——（去油）劃片。3 超高頻大功率系列 外延片——一次氧化——一次光刻——P+CVD——P+擴散——P+氧化——磷吸雜——濕氧氧化——一次光刻A——H/O合成——一次光刻B——基區(qū)注入——基區(qū)擴散——二次光刻——POCL3淀積——鋁下CVD——發(fā)射區(qū)擴散——三次光刻——蒸發(fā)——四次光刻——H2合金——鋁上CVD——五次光刻——N2烘焙——中測——減薄——背蒸——劃片。22 晶體管制造主要工藝的作用與原理221 氧化工藝 1 氧化的作用：1）PN結(jié)表面保護（表面沾污——影響器件成品率和可靠性，SIO2能把PN結(jié)表面覆蓋起來，起到保護作用）。（圖19a）2）掩蔽雜質(zhì)擴散（SIO2性能穩(wěn)定，在高溫下能掩蔽硼、磷等雜質(zhì)的擴散，從而達到選擇擴散的目的。）(圖19b)2 氧化層的生長方法1）氧化法——水汽氧化、濕氧氧化、干氧氧化、氫氧合成2） CVD法——生長UDO（不摻雜氧化層）3） 其它方法3 氧化層厚度的測量——膜厚測試儀（根據(jù)光的干涉原理）。4 氧化層的質(zhì)量要求★ 氧化層顏色均勻一致，光亮清潔?！?表面無斑點、裂紋、白霧、發(fā)花和針孔。★ 氧化層致密、均勻、并達到厚度要求。222 擴散工藝 1 擴散的目的——摻雜——雜質(zhì)補償——形成PN結(jié)。 2 擴散形成PN結(jié)的過程（以NPN管為例）1）硼擴散形成P型基區(qū)——形成PN結(jié)（圖20a）2）磷擴散形成N型發(fā)射區(qū)——形成PN結(jié)（圖20b） 3 擴散方法的分類 1）液態(tài)源擴散——如：POCL3擴散2）摻雜氧化物源擴散——如：P+CVD擴散 3）涂覆源擴散——如：CSD擴散、鉑擴散、金擴散4）離子注入源擴散——先采用離子注入方法，把雜質(zhì)離子注入到硅片表面，然后，再在高溫下進行退火和再擴散。 4 擴散的雜質(zhì)分布1）恒定表面源擴散——余誤差分布（一般預淀積過程屬于此類）2）限定源擴散——高斯分布（一般再擴散過程屬于此類）5 擴散的工藝參數(shù)——方塊電阻R□ 和 結(jié)深Xj1）方塊電阻R□ 的定義——一個正方形的擴散薄層所具有的電阻值，就稱為擴散層的方塊電阻R□（也叫薄層電阻）。(見圖21) 圖21 R□ 示意圖 2）方塊電阻的單位：Ω/□3）方塊電阻的物理意義：方塊電阻的大小代表了擴散層雜質(zhì)總量的多少。雜質(zhì)總量越多