Курсовая работа: Расчет параметров структуры интегрального n-p-n транзистора и определение технологических режимов его изготовления

, (2.1)

где N_ЭС – концентрация примеси в ЭС, в котором формируется p-n-переход коллектор–база.

Для планарного p-n-перехода справедливо следующее выражение [1]:

, (2.2)

где U_{пр.плоск.} – пробивное напряжение плоского p-n-перехода; n = 1 для цилиндрического и n = 2 для сферического p-n-перехода.

, (2.3)

где r – радиус кривизны p-n-перехода, равный глубине залегания этого p-n-перехода; W₀ – ширина области объемного заряда (ООЗ) резкого p-n-перехода при напряжении пробоя плоского p-n-перехода:

. (2.4)

Проведем расчет для случая сферического p-n-перехода, т.е. n = 2.

Зададим значение глубины залегания p-n-перехода x_jК-Б = 3 мкм, тогда r = x_jК-Б =3 мкм.

Зададим приблизительное значение N_ЭС . Для этого воспользуемся графиком зависимости напряжения лавинного пробоя p-n-перехода с различной геометрией переходов рис. 9.3 [1]: N_ЭС (15 В) = 5_* 10¹⁶ см^-3 .

Используя полученное из графика значение N_ЭС , рассчитаем пробивное напряжение плоского p-n-перехода. Согласно формуле (2.1):

= 17,944 В.

Определяем величину W₀ в соответствии с (2.4):

= 6,826_* 10^-5 см = 0,6826 мкм.

Находим

.

По формуле (2.2) определяем точное значение пробивного напряжения p-n-перехода коллектор–база при N_ЭС = 5_* 10¹⁶ см^-3 :

U_{пр.план.} = 17,944_* {[(2+1+4,395) _* 4,395² ]^1/3 -4,395} = 14,937 В.

Сравниваем полученное нами точное значение пробивного напряжения (14,937 В), с заданным в задании на курсовой проект значением пробивного напряжением коллектор–база (15 В). Отмечаем, что разница не превышает 10%. Поэтому оставляем выбранное нами значение концентрации эпитаксиального слоя N_ЭС = 5_* 10¹⁶ см^-3 . С помощью рис. 6.4 [1] найдем удельное сопротивление ЭС _ЭС = 0,4 Ом_* см.

3. Определение толщины эпитаксиального слоя

Толщина ЭС определяется исходя из соотношения:

h_ЭСmin = x_jК-Б +W₀ +сс, (3.1)

где x_jК-Б – глубина залегания p-n-перехода коллектор–база; W₀ – ширина ООЗ p-n-перехода при рабочем напряжении (напряжении пробоя); сс – величина расплывания СС в ЭС, отсчитываемая от границы раздела подложка–ЭС. Зададим глубину залегания x_jК-Б = 3 мкм и величину расплывания сс = 3 мкм.

Определим ширину ООЗ p-n-перехода по формуле (2.4)

6,241_* 10^-5 см = 0,624 мкм.

Согласно (3.1) толщина ЭС h_ЭС будет равна:

4. Определение режимов эпитаксии