0.8um SOI高频互补双极工艺的器件设计

摘要

互补双极技术凭借其高速、大电流驱动等优势一直受到模拟集成电路设计者的青睐。而随着微电子技术的应用越来越广泛，许多领域如射频放大器、A/D转换器等对抗辐射能力以及信号失真度的要求也越来越严格，这就驱使人们在工艺上自然而然地将高频互补双极技术与SOI全介质隔离工艺相结合。在国外，SOI高频互补双极工艺已相对成熟并且用于制造产品。但在国内的发展比较落后且对其进行专项研究的机构并不多。本论文以中国电子科技集团第24研究所模拟集成电路国家重点实验室现有的比较稳定的互补双极工艺CBIP2012为基础开展了亚微米SOI互补双极工艺的器件设计工作，具体内容如下：
　　 首先，在深入分析互补双极技术及SOI工艺的理论基础上进行了器件的建模和工艺流程设计。器件结构设计采取SOI全介质隔离，横向尽可能缩小尺寸以减小寄生电容，纵向力求制作浅结和窄基区宽度；工艺上，根据器件模型的要求优化工艺流程，精确设计关键工艺参数，如发射区离子注入条件、基区离子注入条件、退火条件等。并利用Tsuprem4和Medici软件分别对工艺流程及器件电学参数进行了仿真，根据仿真结果不断调整工艺参数、优化器件设计。
　　 其次，针对亚微米的SOI互补双极工艺开发制定了特征尺寸为0.8μm的版图设计规则，分别设计了多种发射极长度的NPN晶体管和PNP晶体管的版图，以及用于参数测试的PCM和PEM版图。
　　 最后，根据仿真结果开展了流片实验。实验中先后采取了两种外延层厚度，根据不同的外延层厚度适当调整工艺参数，并分别对工艺完成后的晶体管进行了直流特性参数和交流特性参数的测试。测试结果表明直流参数基本达到设计要求，但特征频率fT仍需进一步提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 SOI互补双极工艺概述

1.1.1 互补双极工艺的优势

1.1.2 互补双极工艺的产业应用

1.1.3 SOI技术简介

1.1.4 SOI互补双极工艺研究现状及存在的问题

1.2 本课题的研究意义

1.3 本论文的主要工作

第二章 SOI双极器件设计的理论分析

2.1 双极晶体管的关键参数分析

2.1.1 提高特征频率的措施

2.1.2 共发射极电流放大系数的影响因素

2.1.3 厄利电压的设计考虑

2.1.4 击穿电压的设计考虑

2.2 SOI全介质隔离引入的问题

2.3 本章小结

第三章 器件及工艺流程的设计与仿真

3.1 器件设计

3.1.1 器件结构

3.1.2 电学参数

3.2 工艺流程设计

3.3 仿真结果

3.3.1 工艺流程仿真

3.3.2 器件电学参数仿真

3.4 本章小结

第四章 版图设计

4.1 光刻层次定义

4.2 器件版图设计

4.3 测试版图设计

4.4 本章小结

第五章 测试结果与分析

5.1 测试平台

5.21.97μm外延层厚度的硅片测试结果

5.30.88μm外延层厚度的硅片测试结果

5.4 实验结果分析

第六章 总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录