集成NPN的结构与寄生效应
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:1393
为了在一个基片上制造出多个器件,必须采用隔离措施,pn结隔离是一种常用的工艺。在pn结隔离工艺中,典型npn集成晶体管的结构是四层三结构,即npn管的高浓度n型扩散发射区-npn管的p型扩散基区-n型外延层(npn管的集电区)-p型衬底四层,以及四层之间的三个pn结这样的工艺结构。
pn结隔离
pn结隔离是利用反向pn结的大电阻特性实现集成电路中各元器件间电性隔离方法。常规pn结隔离在工艺上是通过隔离扩散扩穿外延层而与p衬底连通上实现的,(或称各隔离墙均有效);应该强调的是,采用常规pn结隔离工艺制造的集成电路在使用时必须在电性能给予保证,即p衬底连接电路最低电位(保证隔离pn结二极管处于反向偏置)。
集成npn管的有源寄生效应
四层三结结构 :典型集成晶体管的四层三结结构--指npn管的高浓度n型扩散发射区n+-npn管的p型扩散基区-n型外延层(npn管的集电区)nepi ( epitaxial 外延的)-p型衬底四层p-si ,以及四层之间的三个pn结这样的工艺结构eb( emitter—base )结 、bc( base-collector )结、 cs结( collector-substrate ) 。
寄生pnp管处于放大区的三个条件:
(1) eb结正偏(即npn管的bc 结正偏)
(2) bc结反偏(即npn管的cs 结反偏)
(3) 具有一定的电流放大能力(一般 pnp=1~3)
其中,条件(2)永远成立,因为pn结隔离就是要求衬底p+隔离环接到最低电位。条件(3)一般也很容易达到。条件(1)能否满足则取决于npn管的工作状态。
(2)可采用外延层掺金工艺,引入深能级杂质,降低少子寿命,从而降低 。掺金工艺是在npn管集电区掺金(相当于在pnp管基区掺金)。掺金的作用,使pnp管基区中高复合中心数增加,少数载流子在基区复合加剧,由于非平衡少数载流子不可能到达集电区从而使寄生pnp管电流放大系数大大降低。
(3)还应注意,npn管基区侧壁到p+隔离环之间也会形成横向pnp管,必须使npn管基区外侧和隔离框保持足够距离。
集成电路中的无源寄生将影响集成电路的瞬态特性,而无源寄生元件主要是寄生结电容。pn结电容的大小与结的结构和所处的状态有关,即与pn结上所加的偏压有关;与pn结的面积有关,在pn结的面积计算时,注意其侧面积为四分之一圆柱面积,这是由于扩散形成电性区时存在横向扩散所致;且与pn结面是侧面还是底面有关。因此,在考虑计算寄生结电容时,必须和pn 结的实际结构结合起来,还必须和pn 结在某个瞬态过程中实际电性状态变化结合起来。
介质隔离-使用绝缘介质取代反向pn结,实现集成电路中各元器件间电性隔离方法。
等平面隔离工艺是一种混合隔离工艺,在实现集成电路中各元器件间电性隔离时,既使用了反向pn结的大电阻特性,又使用了绝缘介质电性绝缘性质的方法。
为了在一个基片上制造出多个器件,必须采用隔离措施,pn结隔离是一种常用的工艺。在pn结隔离工艺中,典型npn集成晶体管的结构是四层三结构,即npn管的高浓度n型扩散发射区-npn管的p型扩散基区-n型外延层(npn管的集电区)-p型衬底四层,以及四层之间的三个pn结这样的工艺结构。
pn结隔离
pn结隔离是利用反向pn结的大电阻特性实现集成电路中各元器件间电性隔离方法。常规pn结隔离在工艺上是通过隔离扩散扩穿外延层而与p衬底连通上实现的,(或称各隔离墙均有效);应该强调的是,采用常规pn结隔离工艺制造的集成电路在使用时必须在电性能给予保证,即p衬底连接电路最低电位(保证隔离pn结二极管处于反向偏置)。
集成npn管的有源寄生效应
四层三结结构 :典型集成晶体管的四层三结结构--指npn管的高浓度n型扩散发射区n+-npn管的p型扩散基区-n型外延层(npn管的集电区)nepi ( epitaxial 外延的)-p型衬底四层p-si ,以及四层之间的三个pn结这样的工艺结构eb( emitter—base )结 、bc( base-collector )结、 cs结( collector-substrate ) 。
寄生pnp管处于放大区的三个条件:
(1) eb结正偏(即npn管的bc 结正偏)
(2) bc结反偏(即npn管的cs 结反偏)
(3) 具有一定的电流放大能力(一般 pnp=1~3)
其中,条件(2)永远成立,因为pn结隔离就是要求衬底p+隔离环接到最低电位。条件(3)一般也很容易达到。条件(1)能否满足则取决于npn管的工作状态。
(2)可采用外延层掺金工艺,引入深能级杂质,降低少子寿命,从而降低 。掺金工艺是在npn管集电区掺金(相当于在pnp管基区掺金)。掺金的作用,使pnp管基区中高复合中心数增加,少数载流子在基区复合加剧,由于非平衡少数载流子不可能到达集电区从而使寄生pnp管电流放大系数大大降低。
(3)还应注意,npn管基区侧壁到p+隔离环之间也会形成横向pnp管,必须使npn管基区外侧和隔离框保持足够距离。
集成电路中的无源寄生将影响集成电路的瞬态特性,而无源寄生元件主要是寄生结电容。pn结电容的大小与结的结构和所处的状态有关,即与pn结上所加的偏压有关;与pn结的面积有关,在pn结的面积计算时,注意其侧面积为四分之一圆柱面积,这是由于扩散形成电性区时存在横向扩散所致;且与pn结面是侧面还是底面有关。因此,在考虑计算寄生结电容时,必须和pn 结的实际结构结合起来,还必须和pn 结在某个瞬态过程中实际电性状态变化结合起来。
介质隔离-使用绝缘介质取代反向pn结,实现集成电路中各元器件间电性隔离方法。
等平面隔离工艺是一种混合隔离工艺,在实现集成电路中各元器件间电性隔离时,既使用了反向pn结的大电阻特性,又使用了绝缘介质电性绝缘性质的方法。
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