ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
ВВЕДЕНИЕ
В большинстве современных кремниевых биполярных, МОП-
транзисторах, биполярных транзисторах с изолированным затвором (БТИЗ ), в
биполярных и МОП интегральных схемах используются планарные p-n
переходы. Планарная технология является основным методом формирования
современных транзисторных структур , одним из преимуществ которой
является ее универсальность, позволяющая на одном и том же оборудовании
организовать производство различных по параметрам транзисторов путем
применения различных фотошаблонов и режимов диффузии примеси .
Одной из актуальных проблем при разработке высоковольтных
транзисторов является повышение их пробивного напряжения. Определение
оптимальных технологических параметров непосредственным подбором на
практике не выгодно из-за высокой стоимости производства приборов.
Поэтому все большее значение приобретает моделирование
полупроводниковых структур с помощью различных математических
методов.
Распределение поля и потенциала в планарных p-n переходах имеет
свою специфику, обусловленную искривлением фронта диффузии,
возникающем при создании локальной базовой или истоковой области .
Атомы примеси во время диффузии проникают не только в глубь области
коллектора (в вертикальном направлении), но и под окисную маску на
значительную глубину, образуя искривленный участок p-n перехода .
Математический анализ этого случая диффузии показывает, что фронт
диффузии у края окисной маски имеет почти цилиндрическую форму. В
общем случае p-n переход можно разбить на три области : плоскую часть,
цилиндрическую и сферическую части . Последние две области нельзя
описать с помощью одномерных дифференциальных уравнений. Поэтому
расчет электрического поля в планарных p-n переходах сильно затруднен, так
как необходимо учитывать очень сильное влияние кривизны перехода .
Моделирование планарных p-n переходов, находящихся под обратным
смещением, во многих случаях производится не совсем корректно . Так,
В В ЕДЕН ИЕ
В б о льш и нстве со вр е ме нных кр е мни е вых б и по ляр ных, М ОП -
тр а нзи сто р а х, б и по ляр ных тр а нзи сто р а х с и зо ли р о ва нным за тво р о м (БТ ИЗ ), в
б и по ляр ных и М ОП и нте гр а льных схе ма х и спо льзую тся пла на р ные p-n
пе р е хо ды. П ла на р на я те хно ло ги я являе тся о сно вным ме то до м фо р ми р о ва ни я
со вр е ме нных тр а нзи сто р ных стр уктур , о дни м и з пр е и мущ е ств ко то р о й
являе тся е е уни ве р са льно сть, по зво ляю щ а я на о дно м и то м ж е о б о р удо ва ни и
о р га ни зо ва ть пр о и зво дство р а зли чных по па р а ме тр а м тр а нзи сто р о в путе м
пр и ме не ни я р а зли чныхфо то ш а б ло но в и р е ж и мо в ди ффузи и пр и ме си .
Одно й и з а ктуа льных пр о б ле м пр и р а зр а б о тке высо ко во льтных
тр а нзи сто р о в являе тся по выш е ни е и х пр о б и вно го на пр яж е ни я. Опр е де ле ни е
о пти ма льных те хно ло ги че ски х па р а ме тр о в не по ср е дстве нным по дб о р о м на
пр а кти ке не выго дно и з-за высо ко й сто и мо сти пр о и зво дства пр и б о р о в.
П о это му все б о льш е е зна че ни е пр и о б р е та е т мо де ли р о ва ни е
по лупр о во дни ко вых стр уктур с по мо щ ью р а зли чных ма те ма ти че ски х
ме то до в.
Ра спр е де ле ни е по ля и по те нци а ла в пла на р ных p-n пе р е хо да х и ме е т
сво ю спе ци фи ку, о б усло вле нную и скр и вле ни е м фр о нта ди ффузи и ,
во зни ка ю щ е м пр и со зда ни и ло ка льно й б а зо во й и ли и сто ко во й о б ла сти .
А то мы пр и ме си во вр е мя ди ффузи и пр о ни ка ю т не то лько в глуб ь о б ла сти
ко лле кто р а (в ве р ти ка льно м на пр а вле ни и ), но и по д о ки сную ма ску на
зна чи те льную глуб и ну, о б р а зуя и скр и вле нный уча сто к p-n пе р е хо да .
М а те ма ти че ски й а на ли з это го случа я ди ффузи и по ка зыва е т, что фр о нт
ди ффузи и у кр а я о ки сно й ма ски и ме е т по чти ци ли ндр и че скую фо р му. В
о б щ е м случа е p-n пе р е хо д мо ж но р а зб и ть на тр и о б ла сти : пло скую ча сть,
ци ли ндр и че скую и сфе р и че скую ча сти . П о сле дни е две о б ла сти не льзя
о пи са ть с по мо щ ью о дно ме р ных ди ффе р е нци а льных ур а вне ни й. П о это му
р а сче тэле ктр и че ско го по ля в пла на р ных p-n пе р е хо да х си льно за тр удне н, та к
ка к не о б хо ди мо учи тыва тьо че ньси льно е вли яни е кр и ви зныпе р е хо да .
М о де ли р о ва ни е пла на р ных p-n пе р е хо до в, на хо дящ и хся по д о б р а тным
сме щ е ни е м, во мно ги х случа ях пр о и зво ди тся не со все м ко р р е ктно . Т а к,
3
