МОДЕЛЮВАННЯ РОЗПОДІЛУ ДОМІШКИ В БАЗІ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО РОЗРАХУНКУ СТРУКТУРИ ДРЕЙФОВОГО N-P-N-ТРАНЗИСТОРА

Анотація

На основі моделювання реального розподілу домішки в базовій області розглянуто проблему оперативного розрахунку структури дрейфових біполярних n-p-n-транзисторів. Показано, що параметри та електричні характеристики дрейфових транзисторів тісно пов’язані з концентраційним профілем легуючої домішки, який визначає глибину p-n-переходів, напругу пробою та коефіцієнт посилення струму. Додатково цей концентраційний профіль впливає на частотно-імпульсні характеристики та на щільність струму через транзистор. У роботі проаналізовано сучасні технологічні процеси формування базових областей у кремнієвих структурах дрейфових транзисторів, зокрема вплив доз іонного легування бором, температури та часу термічного розгону домішку в базової області, а також роль коефіцієнта сегрегації за взаємодії домішки з шаром оксиду кремнію. На основі експериментальних даних щодо глибини p-n-переходів та електричних параметрів дрейфових транзисторів різних технологічних серій проведено узагальнення результатів і визначено спрощену аналітичну модель для опису реального розподілу домішки бору в базовій області. Запропоновано емпіричні залежності, які зв’язують глибину розташування максимальної концентрації домішки з добутком коефіцієнта дифузії на час термічної обробки та з дозою легування. Отримано вираз для розрахунку глибини xjе та максимальної концентрації Nб.max, які забезпечують можливість оцінювання напруги пробою емітерного p-n-переходу без проведення складних технологічних випробувань. Порівняння експериментальних та розрахункових даних показало коректність результатів (розбіжність не перевищує 0,1%), що підтверджує достовірність запропонованої моделі. Визначено, що оптимальні електричні характеристики дрейфових транзисторів досягаються за умови збігу глибини емітерного p–n-переходу з глибиною максимальної концентрації базової домішки. Запропонована модель може бути використана для швидкого прогнозування параметрів дрейфових транзисторів на етапі проєктування мікросхем і дає змогу скоротити кількість експериментальних етапів технологічного циклу.