PNP晶体三极管 NPN晶体三极管 E发射极 E发射极 B基极 B基 C集电极 C集电极 E E P 由晶体管的放大原理可知:若要晶体管的正常工作(以NPN晶体管为例):需满足 以下3点 1发射区(N区)电子浓度》基区(P区)空穴浓度 电子浓度一电子个数/立方厘米 空穴浓度一空穴个数/立方厘米 基区要非常薄,仅具有几微米的宽度; 满足在基区,电子形成的扩散流远大于空穴复合流 3采用高温热扩散法将某种特定杂质掺入某特定导电类型的半导体内部,并使 局部区域反型,必须采用高浓度补偿: 温扩散N型杂质 P型10E18 P型10E18 综合上述1、2、3点,最简单的工艺实现如下: 发射结」N型浓度:E19E20 p刑浓度,F16E18 集电结N型浓度:E14E15 N型<11体取向的单晶硅抛光片<111 与晶体管的工艺结构有关的几个要点 1研究发现:高温下氧化单晶硅片的表面,生成一层二氧化硅膜,而该膜在一定的 10
10 由晶体管的放大原理可知：若要晶体管的正常工作（以 NPN 晶体管为例）：需满足 以下 3 点： 1 发射区（N 区）电子浓度》基区（P 区）空穴浓度 电子浓度-电子个数/立方厘米 空穴浓度-空穴个数/立方厘米 2 基区要非常薄，仅具有几微米的宽度； 满足在基区，电子形成的扩散流远大于空穴复合流。 3 采用高温热扩散法将某种特定杂质掺入某特定导电类型的半导体内部，并使 局部区域反型，必须采用高浓度补偿： 综合上述 1、2、3 点，最简单的工艺实现如下： 与晶体管的工艺结构有关的几个要点： 1 研究发现：高温下氧化单晶硅片的表面，生成一层二氧化硅膜，而该膜在一定的 PNP 晶体三极管 NPN 晶体三极管 E 发射极 E 发射极 B 基极 B 基极 C 集电极 C 集电极 E E P N B B N P P N C C 高温扩散 N 型杂质 P 型 10E18 N 型 10E20 P 型 10E18 发射结 N 型浓度：E19—E20 P 型浓度：E16—E18 集电结 N 型浓度：E14—E15 N 型<111>晶体取向的单晶硅抛光片 <111>
高温下、一定的时间内,可阻止制造半导体器件所常用的几种化学元素,如:硼、 磷、砷、锑等(这被称之为氧化工序)。 2采用照相、复印、有选择地保护某区域而腐蚀掉某区域的二氧化硅膜(这个过 程被称之为光刻过程),使得某区域允许杂质进入而某区域不允许杂质进入 第二点思路由一种人为设计的具有光掩蔽功能的、被称之为掩膜版的工具(全 称为光刻掩膜版)来辅助完成。如下所示: 掩蔽层 1180度下进行硼杂质扩散 BBBBBBB 氧化硅膜光刻剥离后的区域二氧化硅膜 高浓度补偿形成的P型区 N型低浓度硅基片 对上述晶体管工艺结构的实施方案进行如下分析 1.若提高集电区的电阻率(降低硅基片的杂质浓度),晶体管的集电结处于反偏 状态,则会加宽集电结的耗尽层宽度,使集电结的击穿电压指标提高,这是人 们所希望的。但是,这样做却提高了集电区的体电阻,从而提高了晶体管的饱 和压降,这又是人们所不希望的 2.若提高集电区的杂质浓度,即降低集电区的电阻率,不但集电结的击穿电压指 标受限制,而同时使得随后的历次补偿扩散的浓度关系随之攀升。这种攀升将 受到各种化学元素在某特定温度和特定固体中的最大溶解度(称之为固体溶解 度)的限制: 已知:硼元素1180-1200度在硅中的固体溶解度为5E20。 磷元素1180-1200度在硅中的固体溶解度为1E21。 综上所述:科学家开创出一种被称为硅外延平面结构的工艺结构 典型的硅外延平面结构三极管示意图 Si02基极(P)发射极(N+) 初级工艺实施方案示意图 硅半导体器件的外延平 面工艺结构剖面示意图 硅衬底N (集电极)背面蒸金-锑合金而形成电阻性接触 可见,硅外延生长工艺 技术是晶体管外延平面结构的结构基础
11 高温下、一定的时间内，可阻止制造半导体器件所常用的几种化学元素，如：硼、 磷、砷、锑等（这被称之为氧化工序）。 2 采用照相、复印、有选择地保护某区域而腐蚀掉某区域的二氧化硅膜（这个过 程被称之为光刻过程），使得某区域允许杂质进入而某区域不允许杂质进入。 3 第二点思路由一种人为设计的具有光掩蔽功能的、被称之为掩膜版的工具（全 称为光刻掩膜版）来辅助完成。如下所示： 对上述晶体管工艺结构的实施方案进行如下分析： 1．若提高集电区的电阻率（降低硅基片的杂质浓度），晶体管的集电结处于反偏 状态，则会加宽集电结的耗尽层宽度，使集电结的击穿电压指标提高，这是人 们所希望的。但是，这样做却提高了集电区的体电阻，从而提高了晶体管的饱 和压降，这又是人们所不希望的。 2．若提高集电区的杂质浓度，即降低集电区的电阻率，不但集电结的击穿电压指 标受限制，而同时使得随后的历次补偿扩散的浓度关系随之攀升。这种攀升将 受到各种化学元素在某特定温度和特定固体中的最大溶解度（称之为固体溶解 度）的限制： 已知：硼元素 1180-1200 度在硅中的固体溶解度为 5E20。 磷元素 1180-1200 度在硅中的固体溶解度为 1E21。 综上所述：科学家开创出一种被称为硅外延平面结构的工艺结构 典型的硅外延平面结构三极管示意图 硅半导体器件的外延平 面工艺结构剖面示意图 可见，硅外延生长工艺 技术是晶体管外延平面结构的结构基础。 掩蔽层 1180 度下进行硼杂质扩散 ＢBＢBＢBＢ 二氧化硅膜 光刻剥离后的区域 二氧化硅膜 高浓度补偿形成的 P 型区 N 型低浓度硅基片 SiO2 基极（P） 发射极（N+） 初级工艺实施方案示意图 P 基区 硅衬底 N （集电极）背面蒸金-锑合金而形成电阻性接触