第8章 三极管版图.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,.1.1,三极管的结构,集电极,发射极,基极,集电区,基区,发射区,集电结,发射结,图,NPN,型三极管结构和符号,基极,发射区,图,PNP,型三极管结构和符号,集电极,发射极,集电区,基区,集电结,发射结,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：,V,C,V,B,V,E,.1.2,三极管的电流放大作用,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,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,I,E,，在基区的与空穴的复合，形成基极电流,I,B,，电子在集电结的漂移形成,I,C,。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。,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,I,B,增大时,集电极电流,I,C,也随之增大。,当,I,B,有微小变化时，,I,C,即有较大的变化。,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,管芯结构剖面图,NPN,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。,E,B,C,N,N,P,9,-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,E,E,B,B,C,C,C,B,E,E,E,17,npn,bipolar,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,