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亚微米互补双极工艺关键器件研究

作　者: 鲜文佳
导　师: 刘玉奎
学　校: 重庆大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 亚微米 SOI 互补双极特征频率
分类号: TN432
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

互补双极技术凭借其高速、大电流驱动等优势一直受到模拟集成电路设计者的青睐。而随着微电子技术的应用越来越广泛,许多领域如射频放大器、A/D转换器等对抗辐射能力以及信号失真度的要求也越来越严格,这就驱使人们在工艺上自然而然地将高频互补双极技术与SOI全介质隔离工艺相结合。在国外,SOI高频互补双极工艺已相对成熟并且用于制造产品。但国内的发展比较落后,而且对其进行专项研究的机构并不多。本论文以中国电子科技集团第24研究所模拟集成电路国家重点实验室现有的比较稳定的互补双极工艺CBIP2012为基础开展了亚微米SOI互补双极工艺的器件设计工作,具体内容如下:首先,在深入分析互补双极技术及SOI工艺的理论基础上进行了器件的建模和工艺流程设计。器件结构设计采取SOI全介质隔离,横向尽可能缩小尺寸以减小寄生电容,纵向力求制作浅结和窄基区宽度;工艺上,根据器件模型的要求优化工艺流程,精确设计关键工艺参数,如发射区离子注入条件、基区离子注入条件、退火条件等。并利用先进的二维仿真软件Silvaco分别对工艺流程及器件电学参数进行了仿真,根据仿真结果不断调整工艺参数,优化器件设计。其次,针对亚微米的SOI互补双极工艺开发制定了特征尺寸为0.8μm的版图设计规则,并分别设计了用于参数测试的PCM和PEM版图。最后,根据仿真结果开展了流片试验,并分别对工艺完成后的晶体管进行了直流特性参数和交流特性参数的测试。测试结果表明直流参数基本达到了设计要求,但特征频率f T仍需进一步提高。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-19
  1.1 引言  7
  1.2 研究背景  7-8
  1.3 互补双极工艺的概述  8-16
    1.3.1 互补双极工艺的发展趋势  14-15
    1.3.2 互补双极工艺的产业应用  15-16
  1.4 SOI 技术简介  16-18
  1.5 本论文的基本框架  18-19
2 互补双极工艺的器件原理  19-31
  2.1 互补的性能接近的NPN 管和PNP 管的优势  19
  2.2 高性能的VPNP 晶体管的器件原理  19-28
    2.2.1 特征频率f_T  20-24
    2.2.2 共发射极电流放大系数  24-26
    2.2.3 厄利电压  26-27
    2.2.4 击穿电压  27-28
  2.3 设计高能性能CB 晶体管遇到的主要问题  28-29
    2.3.1 提高集电极的掺杂浓度与提高V_(CBO) 的矛盾  28
    2.3.2 提高自建电场与提高扩散系数的矛盾  28-29
    2.3.3 提高电流增益与降低发射极电阻的矛盾  29
  2.4 SOI 全介质隔离引入的问题  29-30
  2.5 本章小结  30-31
3 器件结构及工艺流程的设计  31-40
  3.1 器件结构设计  31-34
  3.2 工艺流程设计  34-36
  3.3 关键工艺  36-39
    3.3.1 双层多晶硅自对准技术  36-37
    3.3.2 选择性集电极注入  37-38
    3.3.3 减压薄外延  38
    3.3.4 基区工艺条件  38-39
    3.3.5 快速热退火  39
  3.4 本章小结  39-40
4 器件结构及工艺流程的仿真和测试结果  40-57
  4.1 仿真结果  40-53
    4.1.1 工艺流程仿真  40-47
    4.1.2 器件电学参数仿真  47-53
    4.1.3 仿真结果讨论  53
  4.2 版图设计  53-55
  4.3 测试结果与分析  55-56
    4.3.1 特征频率实测结果  55-56
    4.3.2 电参数实测结果  56
  4.4 本章小结  56-57
5 总结与展望  57-58
  5.1 总结  57
  5.2 展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
附录  62
  作者在攻读硕士学位期间发表的论文  62

亚微米互补双极工艺关键器件研究

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