4.1 雙極型集成電路工藝

1第四章 集成電路器件工藝4.1 雙極型集成電路的基本制造工藝4.2 MESFET和HEMT工藝4.3MOS工藝和相關(guān)的VLSI工藝4.4BiCMOS工藝2

集成電路的類型包括以雙極型硅為基礎(chǔ)的ECL技術(shù)、PMOS技術(shù)、NMOS技術(shù)、CMOS技術(shù)，雙極型硅或硅鍺異質(zhì)結(jié)晶體管加CMOS的BiCMOS技術(shù)和GaAs技術(shù)。

目前占統(tǒng)治地位的是CMOS工藝，單純采用雙極型硅的ECL工藝僅在一定的場(chǎng)合得到應(yīng)用，以鍺硅異質(zhì)結(jié)晶體管（HBT）為元件的ECL電路和BiCMOS電路，近年來(lái)在高頻、高速和大規(guī)模集成方面都展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。3圖4.1幾種IC工藝速度功耗區(qū)位圖速度與功耗GaAs潛在速度最高，而CMOS可以做到功耗最小44.1 雙極型集成電路的基本制造工藝4.2 MESFET和HEMT工藝4.3MOS工藝和相關(guān)的VLSI工藝4.4BiCMOS工藝54.1.1 雙極型硅工藝早期的雙極型硅工藝：NPN三極管圖4.2123

缺點(diǎn)：①

較大的基區(qū)體電阻；②

較大的集電極串聯(lián)電阻；③

較大的集電極寄生電容。6先進(jìn)的雙極型硅工藝：NPN三極管圖4.2

減小晶體管水平與垂直尺寸來(lái)提高性能。雙極型晶體管的最高速度取決于通過基區(qū)到集電極耗盡層的少數(shù)載流子的傳輸速度、主要器件電容及向寄生電容充放電的電流大小。7GaAs基同質(zhì)結(jié)雙極型晶體管并不具有令人滿意的性能，而異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管是指發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)由禁帶寬度不同的材料制成的晶體管。

在滿足一定的放大系數(shù)的前提下，基區(qū)可以重?fù)诫s，并且可以做得較薄，這樣就減小了載流子的基區(qū)渡越時(shí)間，從而提高器件的截止頻率fT，這正是異質(zhì)結(jié)在超高速、超高頻器件中的優(yōu)勢(shì)所在。4.1.2HBT工藝8AlGaAs/GaAs基異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管圖4.3GaAsHBT的剖面圖○○○

首先重?fù)诫s的N＋GaAs層作為掩埋集電極，其上部生成輕摻雜的N

層作為內(nèi)集電區(qū)，從而減小基極與集電極的電容，提高擊穿電壓；

再向上，一層非常薄的P摻雜GaAs被用做基區(qū)；

最后，生成N摻雜AlGaAs層作為HBT的發(fā)射區(qū)。9InP基HBT

采用InP/InGaAs異質(zhì)結(jié)制作，電子遷移率更高，開啟電壓更低，因此速度更高，功耗更低，性能優(yōu)于GaAsHBT，特別適合用于實(shí)現(xiàn)光纖通信超高速IC。Si/SiGe的HBTSiGeHBT比硅雙極性結(jié)型晶體管具有更高