三极晶体管参数培训资料

2020/1/211晶体管参数培训资料2020/1/212主要内容一、芯片介绍：二、芯片制程简介：三、芯片参数介绍：四、晶体管参数详解：2020/1/213一、芯片介绍：目前芯片主要有以下几类：1.二极管芯片；2.三极管芯片；3.可控硅芯片；2020/1/2141.二极管芯片介绍主要有以下几类：肖特基二极管类芯片：1XS×××A(B……）;稳压二极管类芯片：1XW×××N(P)×××;开关二极管类芯片：1XK×××;变容二极管类芯片：1XC×××;整流二极管类芯片：1XZ×××A(B……）;TVS二极管类芯片：1XT×××;备注：除稳压管以外，芯片的后三位数字表示芯片的序列号最后三位编码是芯片的面积尺寸这三位编码表示目标成品的产品规格。2020/1/2152.三极管芯片介绍主要有以下几类：NPN(PNP)三极管类芯片：小信号系列：2XN(P)0××A(B……）；GR系类：2XN(P)3××；中大功率三极管类芯片：节能灯、充电器系列：2XN6×××低压含二极管类;2XN7×××低压不含二极管类;2XN8×××(A)常压含二极管类;2XN9×××(A)常压不含二极管类;高压芯片系列：2XN90×、2XN93×、2XN94×高反压芯片系列：2XN8××;后三位编码是指芯片的序列号后三位编码是芯片的面积尺寸后缀A表示特指BVCEO480V的充电器用芯片后缀表示BVCEO不同分类的情况2020/1/216达林顿管类芯片：2XN97×;开关三极管类芯片：2KN(P)×××;3.可控硅芯片介绍新顺目前比较单一，主要是3XR×××系列2020/1/217二、芯片制程简介：2020/1/2181.NPN晶体管制造流程工艺流程图1、抛光片：晶向﹤111﹥，重掺砷（As)或重掺锑（Sb)，根据背面金属化的要求取舍；有时有背封的要求。2、外延生长：根据产品的要求确定高阻层N-厚度、电阻率，对外延层电阻率均匀性、晶格缺陷有较高要求。3、一次氧化：在高阻层N-表面热生长（H、O合成、水汽氧化或湿氧氧化）一层SiO2，作基区扩散掩蔽层，一般厚度在1μm左右，保证基区的选择性扩散。N+N+N-N+N-2020/1/2191.NPN晶体管制造流程工艺流程图4、一次光刻：腐蚀去局部氧化层，开出基区扩散窗口，要求窗口内氧化层腐蚀干净，边缘光滑，无毛刺，也不能过多腐蚀。5、干氧氧化：离子注入前的氧化，尽量减少注入对硅表面的损伤。一般厚度在500~1000Å，均匀性要求高。6、硼注入：利用离子注入机在一定能量和剂量的情况下，将高能的硼（离子）打入硅和二氧化硅，此时，硼进入硅中深度仅仅几百Å，并且没有活性，硅不具备PN结特性。N+N-N+N-N+N-B2020/1/21101.NPN晶体管制造流程工艺流程图7、基区扩散和氧化：在一定温度、时间和气体条件下，将硼激活，随着时间的变化，硼原子在硅中扩散一定的深度，形成PN结特性，该PN结就是集电结，它决定BVCBO的电压。同时生长基区氧化层。R�，XJ，氧化层厚度t。8、二次光刻、干氧氧化：选择性腐蚀出发射区窗口。在离子注入前做一层氧化层。氧化层厚度t。9、磷注入：利用离子注入机在一定能量和剂量的情况下，将高能的磷（离子）打入硅和二氧化硅，此时，硼进入硅中深度仅仅几百Å，并且没有活性，薄层硅不具备PN结特性。N+N-PPN+N-PPN+N-PPP2020/1/21111.NPN晶体管制造流程工艺流程图10、发射区扩散和氧化：在一定温度、时间和气体条件下，将磷激活，随着时间的变化，磷原子在硅中扩散一定的深度，形成PN结特性，该PN结就是发射结，它决定BVEBO的电压和放大调节。同时生长发射区氧化层。R�，XJ，氧化层厚度t。11、铝下CVD、氮气退火：采用CVD工艺淀积PSG+UDO，改善氧化层质量。在高温氮气气氛中退火，使CVD层更加致密。CVD层厚度。12、三次光刻：开出引线孔，使基区和发射区袒露出来。N+N-PPN+N+N-PPN+N+N-PPN+2020/1/21121.NPN晶体管制造流程工艺流程图13、正面铝蒸发：通过PVD的方法在硅表面蒸发一层铝或铝硅。金属层厚。14、四次光刻、氢气合金：反刻掉电极孔和压点区以外的铝，引出电极。在氢气气氛中使铝硅进行合金，以获得良好的欧姆接触。15、铝上CVD：采用CVD工艺生长一层表面钝化膜，保护表面铝层。CVD厚度N+N-PPN+N+N-PPN+N+N-PPN+2020/1/21131.NPN晶体管制造流程工艺流程图16、五次光刻、氮气烘焙：刻蚀掉压点上钝化层，露出铝层。高温氮气烘焙，稳定产品的参数，使不稳定产品早期失效。17、背面减薄：减去背面部分N+，露出新鲜硅，便于与金属键合，较薄的硅片也利于热量的传导，提高器件的可靠性。N+N-PPN+N-PPN+2020/1/21141.NPN晶体管制造流程工艺流程图18、背面金属化：在硅片背面蒸发多层金属，引出集电极。19、中测：对器件的性能进行筛选。N-PPN+2020/1/21152.PNP与NPN晶体管制造流程的区别PNP晶体管和NPN晶体管在电路使用中基本是对称的，因而在结构上也是基本对称的，在制造中有以下几个不同点：1、衬底材料：衬底类型为P型，由于P型半导体比较容易与金属形成欧姆接触，因此，掺杂浓度也不需要特别高，但外延生长的不易控制，厚外延困难。2、N+扩散：在发射区扩散氧化之后，做一次N+扩散，主要是为了增加基区的表面浓度，为将来金属形成良好的欧姆接触做准备，同时也具有表面吸杂的作用。3、P+环：对于PNP晶体管来说，P+环具有非常重要的作用，如下图，集电极反偏时，二氧化硅中可动正离子向SiO2-Si界面移动，在硅表面感应出电子，使硅反型导致沟道漏电，增加P+环后，切断了沟道，有效地控制了漏电。P+P-PNP+P+环2020/1/21163.中大功率系列晶体管制造流程工艺流程图1、单晶片：晶向﹤111﹥，导电类型N，电阻率、厚度根据产品要求，其他技术参数同国标要求或略严。2、衬底扩散（三重扩散）：进行高浓度的衬底扩散，并且达到一定的结深。监控R�，XJ，翘曲度。3、磨片、抛光：磨去一面的N+层，袒露出N-硅，再进行机械化学抛光，除去磨片带来的机械损伤层，获得良好的表面。N-N-N+N+N-N+2020/1/21173.中大功率系列晶体管制造流程工艺流程图4、一次氧化：在高阻层N-表面热生长（H、O合成、水汽氧化或湿氧氧化）一层SiO2，作基区扩散掩蔽层，一般厚度在1μm左右，保证基区的选择性扩散。5、一次光刻：腐蚀去局部氧化层，开出基区扩散窗口，要求窗口内氧化层腐蚀干净，边缘光滑，无毛刺，也不能过多腐蚀。6、基区预淀积：利用离子注入、乳胶源或固态源淀积的方法，将硼原子分布于硅表面的薄层中，达到一定的表面浓度。N+N-N+N-N+N-2020/1/21183.中大功率系列晶体管制造流程工艺流程图7、基区氧化、再分布：在一定温度、时间和气氛中，将硼原子推入一定深度，形成集电结，并生长一定厚度的氧化层。监控R�，XJ，氧化层厚度t。8、二次光刻：腐蚀去局部氧化层，开出发射区扩散窗口，要求窗口内氧化层腐蚀干净，边缘光滑，无毛刺，也不能过多腐蚀。9、发射区预淀积：利用离子注入、液态源淀积的方法，将磷原子分布于硅表面的薄层中，达到一定的表面浓度。监控R�N+N-PN+N-PN+N-P2020/1/21193.中大功率系列晶体管制造流程工艺流程图10、发射区氧化、再分布：在一定温度、时间和气氛中，将磷原子推入一定深度，形成发射结，并生长一定厚度的氧化层。监控R�，hFE(XJ)，氧化层厚度t。11、铝下CVD：在表面做一层UDO或PSG，改善SIO2质量。12、三次光刻：开出引线孔N+N-PN+N+N-PN+N+N-PN+2020/1/21203.中大功率系列晶体管制造流程工艺流程图13、蒸铝：利用PVD的方法在芯片表面蒸发或溅射一层铝或铝硅。14、四次光刻：腐蚀去除电极孔和压点处以外的铝。15、铝合金：在一定温度、时间和气氛下，使铝和硅共融，形成合金。N+N-PN+N+N-PN+2020/1/21213.中大功率系列晶体管制造流程工艺流程图16、聚酰亚胺表面钝化：改善表面状况，保护铝层。17、背面喷砂或减薄：使新鲜的硅袒露出来。18、背面金属化：利用PCV的方法蒸发多层金属，形成集电极电极。19、中测：对器件的性能进行筛选。N+N-PN+N+N-PN+2020/1/21225.肖特基二极管系列产品制造流程工艺流程图1、外延衬底片：根据产品的要求选择不同参数的衬底片。2、一次氧化：生长一层氧化层，作为P+扩散的掩蔽层。3、P+光刻：刻出P+扩散窗口。N+N-N+N-N+N-2020/1/21235.肖特基二极管系列产品制造流程工艺流程图4、硼注入：利用离子注入的方法，在硅表面分布一层硼原子。5、P+氧化、扩散：在硅表面生长一层氧化层，同时将硼活化，并推进一定深度。6、CVD：在氧化层表面生长一层UDO。N+N-N+N-P+环N+N-2020/1/21245.肖特基二极管系列产品制造流程工艺流程图7、（三次）光刻：刻出溅射窗口。8、正面溅射：利用PVD的方法，在硅表面淀积一层势垒金属。9、热处理、自对准腐蚀：在硅表面形成金属硅化物，使之成为势垒区，并腐蚀去表面金属。N+N-N+N-N+N-2020/1/21255.肖特基二极管系列产品制造流程工艺流程图10、正面蒸铝：利用PVD的方法在表面蒸发一层铝。11、四次光刻、铝合金：刻去多余的铝，并进行铝硅合金。12、铝上CVD：在表面形成一层UDO，起保护作用。N+N-N+N-N+N-2020/1/21265.肖特基二极管系列产品制造流程工艺流程图13、五次光刻：刻出压点孔。14、背面减薄、背面金属化：减去一定厚度的硅，露出新鲜硅，然后蒸发多层金属，引出电极。15、中测：对产品特性进行筛选。N+N-N+N-2020/1/2127三.芯片参数介绍：通常，二极管的参数最主要有以下几种：VF：正向电压V(BR)：击穿电压IR：反向电流1.二极管参数2020/1/2128通常，三极管的参数主要可分为三类：1.直流参数；2.交流参数；3.极限参数。2.三极管参数2020/1/2129hFE：也称β，共发射极静态放大倍数。ICBO：发射极开路，集电极－基极反向截止电流ICEO：基极开路，集电极－发射极反向截止电流IEBO：集电极开路，基极－发射极反向截止电流VCEsat：发射极-集电极饱和电压1.常用直流参数主要有以下几种2020/1/2130tS：存储时间。tf：下降时间。tr：上升时间。fT：特征频率。2.常用交流参数主要有以下几种2020/1/2131BVCEO：基极开路,集电极－发射极反向击穿电压。BVCBO：发射极开路,集电极－基极反向击穿电压。BVEB：集电极开路,发射结反向击穿电压。ICM：集电极电流。PCM：集电极最大耗散功率。3.极限参数主要有以下几种2020/1/2132IGT:门极触发电流VTM:通态压降VDRM:断态重复峰值电压VGKF:门极-阴极正向压降3.可控硅参数2020/1/2133四.三极管关键参数详解：hFE:共发射极静态放大倍数。=IC/IBIC注入？IB注入？决定的因素：1.基区宽度；Wb,反相关；2.发射区与基区浓度之比，反相关；hFE变化特性：小电流现象：Ic变小，hFE变小；大电流现象：Ic变大，hFE变小；Icm定义：hFE=1/2hFE（max）时的，C极注入电流；2020/1/2134四.三极管关键参数详解：BVCB0:发射极开路,集电极－基极反向击穿电压决定的因素：1.PN两面的杂质浓度分布；2.PN形状；3.表面态；实际上，还与版图工艺的匹配情况有关；基区与集电区的距离2020/1/2135四.三极管关键参数详解：BVCE0:基极开路,集电极－发射极反向击穿电压。决定的因素：1.hFE；2.BVCB0；实际上的因素：1.hFE【小电流】；2.BVCB0【本征材料】；202