多晶硅发射极晶体管电流增益工艺稳定性研究

发布时间：2021-02-28 12:35

　　针对多晶硅发射极晶体管实际工艺中出现的电流增益异常波动问题,首先从原理上进行了分析,其次通过与正常批次PCM数据进行对比,发现基极电流I_b存在一个量级的差异。设计了较为完整的DOE工艺试验,进行了对比和验证。结果表明,多晶硅/硅界面氧化层厚度一致性差、波动大是电流增益异常波动的主要原因。该研究结果为解决类似问题提供了有价值的参考。 

【文章来源】：微电子学. 2020,50(04)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

VPNP管PET的β异常偏高批次PCM数据

以NPN型PET为例,PET的工艺流程为:有源区曝光/刻蚀→多晶硅层1淀积→集电极N+区曝光/注入→多晶硅层1曝光/刻蚀→TEOS淀积→曝光/刻蚀氧化物+多晶硅层1→基区曝光/注入→Si3N4淀积→多晶硅层2淀积→SPA干法刻蚀→干法刻蚀Si3N4→湿法刻蚀多晶硅层2→多晶硅层3淀积→发射区曝光/注入→曝光/刻蚀多晶硅层3→接触孔曝光/刻蚀→快速退火→金属溅射→曝光/刻蚀金属层。制作完成后的NPN管PET的剖面如图1所示[1]。PET具有非常高的发射效率,电流增益(HFE),即β值,高于一般双极晶体管(BJT)。

图2所示为隧道发射区的能带图[2]。从图2可以看出,由于多晶硅/单晶硅界面氧化层(等效为绝缘层)的存在,PET发射区的禁带宽度远大于硅,对电子和空穴而言都形成一个势垒。这个势垒远高于几个kT,即在室温下热电子发射电流可以忽略不计,因此,多晶硅和单晶硅能带在氧化层界面处向下弯曲,界面势垒近似成一个方形势垒。基于上述结构,电子、隧道电流分别表示为[3]:

【参考文献】：
期刊论文
[1]多晶硅发射极晶体管界面氧化层生成的研究[J]. 范建超.  微电子技术. 1998(01)



本文编号：3055860