Аннотация
В данной работе рассматривается исследование комплементарного биполярного pnp транзистора с помощью САПР TCad, изготовленного по технологии с изоляцией обратносмещенным pn-переходом, а именно:
измерение статических вольт-амперных характеристик комплементарного биполярного pnp транзистора;
создание модели комплементарного pnp транзистора, разработанного на предприятии ФГУП «НПП «Пульсар»;
моделирование транзистора с целью получения оптимальных статических параметров.
В технологической части рассматривается процесс изготовления комплементарых биполярных транзисторов по технологии с изоляцией обратносмещенным pn-переходом.
Содержание.
А. Введение. Обзор литературы. ………………………….. 4
1. Планарная технология изготовления транзисторов. ………………………. 8
2. Эпитаксиальные пленки. ……………………………………………………. 14
Б. Конструкторско-технологическая часть. …………………… 16
1.1. Технологическая последовательность процессов формирования комплементарных высокочастотных структур p-n-р и n-p-n транзисторов в едином технологическом цикле. …………………………………………… 16
1.2. Основные этапы технологического процесса. …………………………. ..22
1.3. Конструкция комплементарных биполярных транзисторов (npn и pnp)..25
В. Специальная часть. …………………………………………….. 27
1. Исследование ВАХ биполярных транзисторов…………………………… 27
1.1. Конструкция зондовой установки………………………………... 27
1.2. Измерители характеристик полупроводниковых приборов Л2-56, Л2-56А………………………………………………………………………….. 27
1.3. Измерение статических параметров интегрального pnp транзистора…………………………………………………………………….. 30
2. Моделирование pnp транзистора. ………………………………………….. 33
2.1. Описание системы приборно-технологического моделирования ISE TCAD. ……………………………………………………………………… 33
2.2. Оптимизация модели pnp транзистора в САПР TCad. ……………41
2.3. Расчет pnp транзистора при различных дозах легирования р+ скрытого слоя. …………………………………………………………………. 53
2.4. Разработка рекомендаций по корректировки технологического процесса.………………………………………………………………………… 62
Г. Экологическая часть и охрана труда. …………………………65
1. Исследование возможных вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияние на пользователя………………………………………………………. 65
1.1 Введение …………………………………………………………….. 65
1.2. Выводы ……………………………………………………………....67
1.3. Анализ влияния опасных и вредных факторов на пользователя....68
2. Методы и средства защиты пользователей от воздействия на них опасных и вредных факторов……………………………………………………………..71
2.1. Методы и средства защиты от поражения электрическим током...71
2.2. Методы и средства защиты от ультрафиолетового излучения…..71
2.3. Методы и средства защиты от статического электричества……..72
2.4. Методы и средства защиты от электромагнитных полей низкой частоты…………………………………………………………………….73
2.5. Общие рекомендации при работе с вычислительной техникой…..73
2.6. Требования к помещениям и организации рабочих мест………….73
2.7. Требования к организации работы………………………………….76
Выводы по работе …………………………………………………………….....77
Список литературы ……………………………………………………………..78
Введение.
Современному человеку уже сложно представить окружающий его мир без электронных приборов. С каждым годом всё больше вещей приобретает электронную начинку. Но с увеличением количества интегральных микросхем в любой вещи возникает ряд вопросов, для решения которых инженерами придумываются всё новые методы. Вот лишь некоторые из них:
Как увеличить интеграцию схемных элементов, без увеличения площади кристалла?
Как обеспечить отвод большого количества тепла?
Как обеспечить высокую устойчивость параметров интегральных микросхем при воздействии внешних факторов (время, температура, радиация и др.)?
Как повысить быстродействие электронных приборов?
Таким образом, потребители ставят перед разработчиками интегральных микросхем всё новые задачи, тем самым ужесточая требования в первую очередь к элементной базе.
В настоящее время ФГУП «НПП «Пульсар» выпускает широкий ассортимент ОУ предназначенных для различных задач. Вся продукция проходит строгий контроль, как на стадии изготовления полупроводниковых пластин, так и на стадии сборки в корпуса. Благодаря такому тщательному контролю гарантируется, что выпускаемые приборы соответствуют всем техническим нормам и будут служить потребителю долгое время.
Одним из этапов эволюции микроэлектроники было освоение комплементарной биполярной технологии — СВ (Complementary Bipolar), при которой параметры p-n-p транзисторов приблизились к параметрам n-p-n транзисторов. По данной технологии в настоящее время на ФГУП «НПП «Пульсар» была изготовлена партия комплементарных биполярных транзисторов на толстых эпитаксиальных пленках для быстродействующих ОУ в составе аналоговых схем. После их измерения, статические параметры pnp транзисторов оказались достаточно близки к статическим параметрам npn транзисторов, что и требовалось. Однако необходимого быстродействия достигнуть не смогли, поэтому была предложена новая технология изготовления комплементарных биполярных тразисторов на тонких эпитаксиальных пленках. При данной технологии возникли проблемы с сопротивлением коллектора, но так как этот параметр напрямую связан с пробивным напряжением коллектор база, приходится корректировать и его.
Интегральный pnp транзистор, изготовленный по биполярному комплементарному технологическому маршруту.
Для получения необходимого снижения сопротивления коллектора приходиться жертвовать пробивным напряжением. Так как для создания р+ скрытого слоя используется бор, имеющий большой коэффициент диффузии, то в процессе эпитаксиального наращивания n – типа возникает большой градиент концентрации по отношению к скрытому слою. В совокупности с большими температурами (которые определяют коэффициент диффузии) идет быстрая диффузия примеси к поверхности. Следовательно, если в коллекторе будет большая концентрация бора вблизи коллекторного перехода, то пробивное напряжение уменьшится. Это подтверждается и математически:
ρ = = (1)
где, ρ – удельное сопротивления материала, прямо пропорциональное сопротивлению;
σ – удельная электропроводность;
N – средняя концентрация примеси;
U – средняя подвижность носителей заряда;
q – заряд электрона.
 (2)
ξ – Относительная диэлектрическая проницаемость;
ξ0 – электрическая постоянная;
ξкр– критическая напряженность электрического поля в р-п-переходе;
ND – концентрация примеси в слабо легированной области;
q – заряд электрона.
Из формул (1) и (2) видно, что напряжение пробоя и удельное сопротивление обратно пропорционально концентрации примеси. Поэтому возникает задача уменьшения сопротивления коллектора, но при этом обеспечить необходимые пробивные напряжения, которые в свою очередь зависят от напряжения питания схемы. В нашем случае необходимо обеспечить напряжение питания схемы ОУ Uпит = ± 5 В. Таким образом, эта задача легла в основу данной дипломной работы.
|
