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文檔簡介
第二章習題解答電子工程系王彩琳第二章擴散作業(yè)2.1某數字IC的埋層采用銻箱法擴散,溫度為1200℃,擴散時間為2h,(1)P型硅襯底的電阻率為8·cm,求n+埋層的厚度;(2)忽略襯底摻雜的補償作用,求n+埋層的平均雜質濃度和方塊電阻。解:由于銻箱法擴散屬于恒定表面源擴散,因此它遵循余誤差分布。根據題意,p-Si襯底的為8·cm,查圖ρ~CB知,當ρ=8Ω·cm時,CB=1.6×1015cm-3
;查圖D~T可知,當擴散T=1200℃,Sb的D=3×10-13cm2/s;查圖CSOl~T可知,當擴散T=1200℃,CSOl=6×1019cm-3
p-Sin+-Sip-EPInbpe銻擴散第二章擴散作業(yè)2525ρ~CB的關系曲線第二章擴散作業(yè)雜質硅中的固溶度雜質在<111>硅中的擴散系數lnD~1/T的關系第二章擴散作業(yè)A1A2A值與CS/CB的關系曲線根據結深的計算公式,,A的值可用兩種方法求出。第二章擴散作業(yè)第二章擴散作業(yè)當擴散時間為2h時,n+埋層的厚度為:n+埋層的雜質總量Q0為:忽略襯底摻雜的補償作用,所求n+埋層的平均雜質濃度為:第二章擴散作業(yè)所求出n+埋層的方塊電阻為:電子和空穴遷移率與雜質濃度的關系查圖C~
可知,當C=1.15×1019cm-3,取
n=72cm2/s;第二章擴散作業(yè)查依爾芬曲線:硅中n型余誤差函數分布擴散層的平均電導率
與表面濃度Cs的關系曲線,根據方塊電阻的計算公式,可求出n+埋層的方塊電阻為:當CB=
1.6×1015cm-3,Cs=
6×1019cm-3時,對應曲線x/xj=0,
=150/
·cm。查閱:張屏英周佑謨編《晶體管原理》P319頁圖VII-1b第二章擴散作業(yè)2.3某硅集成電路采用的N型外延層的電阻率為0.4·cm,其晶體管基區(qū)硼預淀積溫度為950℃,時間為10min;再分布的溫度為1180℃,時間為50min,(1)求預淀積摻入的雜質總量、結深和方塊電阻;(2)求再分布后的表面濃度,結深和方塊電阻。解:根據題意知晶體管基區(qū)硼擴散屬于兩步擴散:預沉積屬于恒定表面源擴散,它遵循余誤差分布。再分布屬于有限表面源擴散,它遵循高斯分布。查圖ρ~NB知,當ρ=0.4Ω·cm時,CB=1.2×1016cm-3
;查圖D~T可知:當T1=950℃,
B的D1=4×10-15cm-2/s;
當T2=1180℃,
B的D2=1.5×10-12cm-2/s;查圖CSOl~T可知:當T=950℃,
CSOl=4×1020cm-3;已知預沉積時間:t1=10min;再分布時間:t2=50min;第二章擴散作業(yè)所求的預沉積時摻入的雜質總量為:(1)預沉積:第二章擴散作業(yè)A1A2A值與NS/NB的關系曲線
所求的預沉積時的結深為:第二章擴散作業(yè)
所求的預沉積時的方塊電阻為:查圖C~
可知:當C=7.86×1019cm-3,取
p
=55cm2/s;第二章擴散作業(yè)(2)再分布:再分布時表面濃度為:第二章擴散作業(yè)所求的再分布時的結深為:所求的再分布時的方塊電阻為:第二章擴散作業(yè)第二章擴散作業(yè)2.4硅IC采用的N型外延層的電阻率為0.4·cm
,要求基區(qū)硼擴散的結深為2m,方塊電阻為200Ω/□;現采用兩步擴散方式,試分別確定預淀積和再分布的溫度和時間。解:思路:從已知條件入手:xj2=2m和R□2=200Ω/□①先利用xj2=2m和R□2=200Ω/□的關系計算出
2,并利用~CS2的關系曲線查出CS2,再用xj2與CS2和D(T2)的關系確定t2。②利用CS2和T2及t2計算出雜質劑量Q0,再根據Q0與t1的關系求出t1?;蛘呃肅S2與T2及t2和T1及t2
的關系,直接指定T1
再求出t1。經驗值:T1=800~1000℃,t1
10min;T2>1000℃,t2
60min.第二章擴散作業(yè)擴散層的電導率為:由上式可知:當溫度T2確定后,則擴散系數D2(T2)便可確定,從而擴散時間t2也可確定。根據題意知:N型外延層的電阻率為0.4·cm
;查圖ρ~CB知,當ρ=0.4Ω·cm時,CB=1.2×1016cm-3
;第二章擴散作業(yè)由上式可知:當T2、t2及T1確定后,則預沉積表面濃度CS1和擴散系數D1均可確定,從而擴散時間t1也可確定。第二章擴散作業(yè)設T2=1180℃時,查圖D~T可知:B的D2=1.5×10-12cm2/s;所以,當T2=1180℃時,t2=18.4min??梢姇r間太短。第二章擴散作業(yè)設T2=1120℃時,查圖D~T可知:B的D2=3×10-13cm2/s;所以,當T2
1140℃時,t2
55.3分鐘時可滿足設計要求。取T2=1140℃時,查圖D~T可知:B的D2=5×10-13cm2/s;第二章擴散作業(yè)設T1=900℃時,查圖D~T可知:B的擴散系數D1=8×10-16cm2/s;查圖CSOl~T可知:B的固溶度CSOl=3.8×1020cm-3;可見,當T1=900℃時,t1=14.8min,時間稍長。第二章擴散作業(yè)設T1=950℃,查圖D~T可知:B的擴散系數D1=4×10-15cm2/s;查圖CSOl~T可知:B的固溶度CSOl=4×1020cm-3;可見,當T1=950℃時,t1=2.66min,時間較短。第二章擴散作業(yè)取T1=920℃,查圖D~T可知:B的D1=2×10-15cm2/s;
查圖CSOl~T可知:B的固溶度CSOl=3.9×1020cm-3;所以,選T1=920,t1
5.6min時,CSOl=4×1020cm-3>CS2;滿足設計要求。第二章擴散作業(yè)2.2某硅晶體管基區(qū)硼預淀積溫度為950℃,要求預淀積后的方塊電阻為120Ω/□左右,試確定預淀積所需要的時間。解:由于預沉積屬于恒定表面源擴散,它遵循余誤差分布。根據題意可知:當擴散T=950℃時,查圖D~T可知:B的D(950℃)=4×10-15cm2/s;查圖NSOl~T可知:CSOl(950℃)=4×1020cm-3;,則預沉積的雜質總量:預沉積所需要的時間為:第二章擴散作業(yè)2.3某數字IC的埋層采用銻箱法擴散,溫度為1200℃,擴散時間為2h,(1)P型硅襯底的電阻率為8·cm,求n+埋層的厚度;(2)忽略襯底摻雜的補償作用,求n+埋層的平均雜質濃度和方塊電阻。2.1某硅集成電路采用的N型外延層的電阻率為0.4·cm,其晶體管基區(qū)硼預淀積溫度為950℃,時間為10min;再分布的溫度為1180℃,時間為50min,(1)求預淀積摻入的雜質總量、結深和方塊電阻;(2)求再分布后的表面濃度,結深和方塊電阻。2.4硅IC采用
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