第8章-三极管版图

集成电路版图基础——晶体管版图设计-双极：晶体管工作时，同时利用电子和空穴两种载流子，好像存在两个电极，一个吸引电子，一个吸引空穴。CMOS器件仅仅利用一种载流子工作，所以被称为单极型器件。基本IC单元版图设计–双极性晶体管双极型三极管有两种类型:NPN型和PNP型。8.1半导体三极管８.1.1三极管的结构NNPbce集电极发射极基极集电区基区发射区集电结发射结NPN图NPN型三极管结构和符号基极发射区PNP图PNP型三极管结构和符号NPbce集电极发射极集电区基区集电结发射结P三极管处于放大状态的工作条件内部条件：制作工艺特点外部条件：发射结正偏(利于多子扩散运动)，集电结反偏（利于少子漂移运动）电位关系对NPN型：VC＞VB＞VE８.1.2三极管的电流放大作用BICIBRCRCCUBBU三极管内部载流子的传输过程(以NPN共射极电路为例)发射区(大量电子)基区集电区扩散漂移复合BICIEI发射结正偏集电结正偏说明：发射区大量电子在发射结的扩散运动形成IE，在基区的与空穴的复合，形成基极电流IB，电子在集电结的漂移形成IC。三极管中电流的形成主要是发射区电子的运动形成，当然在三极管中还有其他载流子的漂移和扩散，由于形成电流很小，几乎可以忽略不计。BICIBRCRCCUBBUEINPN输入回路输出回路三极管的流分配关系三极管各极的电流分配关系为:基极电流IB增大时,集电极电流IC也随之增大。当IB有微小变化时，IC即有较大的变化。BCEIII三极管的直流放大系数BCII三极管的交流放大系数BCIIBBEBBCIIIIII））或（（，或11在工程计算时可认为：三极管制作工艺的的特点：----保证三极管具有放大作用的内部条件。发射区的掺杂浓度比基区和集电区高得多基区很薄且掺杂浓度底集电极结面积大ec管芯结构剖面图NPNbNPN型双极性晶体管工艺：横向工艺和纵向工艺横向工艺：横向NPN版图迫使P区变大，因为需要满足接触需要，这就降低你开关的速度。EBCNNP9-FET中栅长L决定了器件的速度，而bipolar的速度由p区宽度决定。FET的L取决于工艺水平，而bipolar可以用一个少量的、快速的注入形成一个非常薄的p层，制备此注入层比制备很短的栅条容易得多。纵向工艺：-采用纵向器件工艺技术可以更加精确地制备bipolar，基区可以比横向工艺制备的小很多，相应的，bipolar的开关速度比FET更快了。基本IC单元版图设计–双极性晶体管10纵向工艺：-纵向npn晶体管的基极和集电极连接似乎很困难，但是因器件各层的水平长度并不影响器件的速度，扩展水平长度是解决问题的关键。-基区/发射区结的制备要比基区/集电区结的制备重要的多，所以要使器件颠倒过来，最后制备发射区，因为先制备的层比后制备的层要承受更多的扩散过程和应力作用。基本IC单元版图设计–双极性晶体管基本IC单元版图设计–双极性晶体管外延生长-硅片退火构建N区域-集电极N型-注入区与埋层相连制备基区基本IC单元版图设计–双极性晶体管制备发射区CBEP型衬底P型基区扩散N型扩散EEBBCCCBEEE17npnbipolar寄生效应：-在所有的寄生参数中，最突出的是基区电阻和集电区电容，这些寄生参数将会降低器件的性能。BICMOS工艺兼容双极型器件和CMOS器件的工艺。基本IC单元版图设计–双极性晶体管