【文章內(nèi)容簡介】 ，寬度 。1．集電區(qū)電阻 集成電路晶體管的集電極串聯(lián)電阻 要比分立晶體管的大。 的增大將影響晶體管的高頻性能和開關(guān)性能。 尤其在數(shù)字電路中， 的增大特使晶體管的飽和壓降增大，輸出低電平提高，所以，在數(shù)字電路中要特別注意降低 。 由于晶體管集電區(qū)本身形狀很復雜，很難用一個簡單的模型來模擬它，也很難用分析和計算方法得到精確的數(shù)值，因此通常采用近似方法來估算 的近似值，以便從中找出減小 的一些辦法。為了估算方便，把集電極電流流經(jīng)的區(qū)域分為五個部分，如圖 即為l 是長方體電阻， 為外延層電阻率，其阻值為l 也是長方體電阻，其阻值為 和 是埋層區(qū)拐角處的體電阻。在區(qū)域Ⅱ ，電流從垂直方向流進，水平方向流出。在區(qū)域 Ⅳ ，電流從水平方向流進，垂直方向流出。它等效為電流是水平流向時薄層電阻的 1/3，因此，區(qū)域 Ⅱ 和 Ⅳ 的電阻分別為l 區(qū)域 Ⅲ 是梯形。電流從水平方向流進，水平方向流出，薄層電阻的寬度取兩邊的平均值，因而其阻值為l 總電阻為l 必須指出，在上面估算中，尚未計入隱埋層反擴散、氧化時外延層厚度減薄等方面的影響，如果計入這些影響， 值還應小一些。l 由 ()式可知，要降低 ，可采取如下措施： 采用低電阻率薄外延片，降低隱埋層薄層電阻。增大發(fā)射區(qū)、集電極引線孔的長度和面積，縮小發(fā)射區(qū)與集電極之間的距離等。 如選用雙集電極結(jié)構(gòu)，其 約為單集電極圖形的一半，采用帶有深 集電極接觸的晶體管結(jié)構(gòu)，可使 進一步減小，但這要增加一塊掩模并在基區(qū)擴散前增加一次深 擴散。2．基區(qū)電阻l 基極接觸與發(fā)射區(qū)邊緣之間 的基區(qū)電阻可用類似的方法處理。在這種情形中，電流路徑的長度是 。而寬度是 ，則基區(qū)電阻為l 式中， 是基區(qū)擴散的薄層電阻。 和 都不包括接觸電阻。接觸電阻與硅片表面的雜質(zhì)濃度有關(guān)，其數(shù)值通常小于 和 。 3．電容我們利用計算擴散電阻器底面和側(cè)壁寄生電容的方法來計算電容。發(fā)射結(jié)電容為集電結(jié)電容為現(xiàn)在如果假設外延層厚度為 ，則基區(qū)擴散窗口與隔離擴散窗口的距離必須是 ，而襯底電容為式中， 分別為單位面積 be面、 bc面、 be結(jié)側(cè)壁電容和襯底電容。晶體管寄生參數(shù)對器件特性有著一定的影響，是電路設計需要考慮的因素。 1．集電區(qū)材料的選擇集電區(qū)材料主要選擇兩個參數(shù)， 即：外延層摻雜濃度 和外延層厚度 。 對于數(shù)字電路，主要考慮集電區(qū)的外延層摻雜濃度 (電阻率 )對晶體管集電極串聯(lián)電阻 的影響 ( 直接影響低電平最高電位)；對模擬電路則主要考慮擊穿電壓的要求。對于模擬電路面言，由于所加外加電壓較高。因此， 以考慮擊穿電壓為主，若假設集電結(jié)為單邊突變結(jié)，則擊穿電壓 為對于數(shù)字電路，首先根據(jù)電路原理，由低電平確定對 的要求，然后結(jié)合版圖結(jié)構(gòu)，由 確定外延層方塊電阻的大小，再確定 。外延層厚度 主要由集電結(jié)結(jié)深 、集電結(jié)最大耗盡層寬度 、襯底結(jié)雜質(zhì)反擴散深度 決定，它可表示為 ()式中 為余量，是為防止材料和擴散不均勻件設置的。同時，為提高器件二次擊穿耐壓量，往往也應增加一點外延層厚度。 2．基區(qū)寬度 Wb的選擇晶體管的基區(qū)寬度是縱向結(jié)構(gòu)中最重要的參數(shù)之一?；鶇^(qū)寬度的下限 (最小寬度 )由集電結(jié)擊穿時伸入基區(qū)側(cè)的集電結(jié)耗盡層寬度決定，即 ， 為集電結(jié)擊穿電壓下，基區(qū)一側(cè)的耗盡層寬度。對于基區(qū)寬度的上限 (最大 )，根據(jù)不問晶體管的要求有以下原則： (1)大功率管。由于寬基區(qū)晶體管結(jié)構(gòu)不易引起電流集邊效應，故可盡量采用寬基區(qū)結(jié)構(gòu)；因此，可用大電流對 的影響確定 。 (2)對于高額晶體管和微波晶體管， 和 是重要參數(shù)。顯然 主要由 決定，且 越小， 越高；但 越小，會增加，又會使 下降。因此，為了折中 和 ， 必須在減小 的同時，采用多條基極結(jié)構(gòu)，減小 。對于高頻晶體管可用 的要求確定最大 。 (3)對于超晶體管可用基區(qū)輸運系數(shù) 確定最大的 要求。 3．發(fā)射結(jié)結(jié)深和集電結(jié)結(jié)深的選擇l 集成雙極晶體管的基區(qū)寬度 。由于擴散結(jié)深度存在不均勻性，當 選擇后，發(fā)射結(jié)結(jié)深 的選擇將受到一定的限制。 越大，基區(qū)寬度不均勻現(xiàn)象越重。參數(shù)指標及其重復性下降。對于高頻晶體管，可選擇 ，對于微波晶體管， 可選擇 。l 對于低頻功率晶體管， 可適當選擇大一些，這樣器件參數(shù)的重復性較好。l 一般的雙極集成電路 ， 。 4．基區(qū)和發(fā)射區(qū)表面摻雜濃度的選擇l 基區(qū)和發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度及其分布情況主要影響晶體管發(fā)射效率、基極電阻和晶體管電流特性。l 為保證發(fā)射效率，要求發(fā)射區(qū)表面濃度應比基區(qū)表面濃度高兩個數(shù)量級以上。但苦發(fā)射區(qū)表面濃度太高又會引起禁帶的 變窄，應同時注意這兩方面的影響。例如：擴散工藝的發(fā)射區(qū)表面濃度為 ，基區(qū)表面濃度為 。 l 橫向結(jié)構(gòu)設計的任務就是由器件參數(shù)指標要求，選擇管芯的平面幾何圖形及其有關(guān)尺寸。管芯的平面幾何圖形是由光刻決定的，所以橫向結(jié)構(gòu)設計就是光刻版的圖形結(jié)構(gòu)設計。l 同時考慮晶體管高頻增益和功率特性，有l(wèi) 式中， 為高頻功率增益； 為發(fā)射極周長與基區(qū)面積之比， 稱為圖形優(yōu)值。 越大意味著功率特性越好，同時集電極電容較??； 為集電結(jié)耗盡層寬度； 為發(fā)射結(jié)面積， 為常數(shù)。1．發(fā)射極有效周長的選擇l 發(fā)射極有效周長主要考慮大電流時，電流集邊效應對參數(shù)的影響，同時應考慮光刻精度影響 (尤