МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А. (студент-дипломник, каф. микро и наноэлектроники, БГУИР) Снитовский. - презентация

1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А. (студент-дипломник, каф. микро и наноэлектроники, БГУИР) Снитовский Ю.П.

2 Сферы применения приборов СВЧ микроэлектроники разнообразны: от военных целей до гражданских. В 2003 году объем рынка мощных СВЧ приборов составил 2 млрд долларов. Кремниевая технология успешно конкурирует в диапазоне частот до 3 ГГц с приборами на основе арсенида галлия, несмотря на их лидирующую роль. Предназначены для работы в диапазоне частот от сотен мегагерц до нескольких гигагерц при высоких уровнях мощности от единиц до сотен ватт. Ни один неорганический материал не исследован так детально и не производится в таких количествах в виде монокристаллов как кремний: мировое производство монокристаллов кремния около тонн в год. IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П. Проблемы

3 Фотография транзистора КТ913А в корпусе без крышки. Отдаваемая транзистором мощность на частоте 1 ГГц равняется 20 Вт в непрерывном режиме. Предназначен для работы в схемах усиления мощности, генерирования, умножения частоты в диапазоне МГц Тип корпуса: КТ16. Несмотря на старую технологию, его актуальность не утрачена. Фотография моделируемого транзистора IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

4 Преимущества предложенного технологического маршрута перед существующим: Снижение трудоемкости изготовления за счет сокращение числа технологических операций(отсутствие травления тонких слоев окисла в окнах) и за счет сокращения времени выращивания толстого окисла кремния ~2 часа в предложенной технологии против ~9 часов в старой. Улучшение электрических характеристик и надежности транзистора за счет отсутствия операций травления окисла (игр выше), а также за счет обхвата коллекторным переходом эмиттерного(повышение коэффициента эффективности эмиттера). IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

5 а)а) б)б) в)в) а)а) б)б) в)в) Предложенный маршрут Стандартный маршрут Технологические маршруты изготовления транзистора (1) IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

6 д)д) г)г) е)е) г)г) е)е) д)д) Предложенный маршрут Стандартный маршрут Технологические маршруты изготовления транзистора (2) IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

7 Программный комплекс компании Silvaco ©. IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П. Компания основана в 1984 году. Быстрое и точное моделирование основных технологических операций процесса, используемых в КМОП, биполярном, оптоэлектронике и технологиях мощных устройств. Моделирование и кремния и передовых полупроводниковых технологий, включая SiGe/SiGeC, GaAs, InP, AlGaAs и InGaAs. Моделирование электрических характеристик полученных структур, а также электрических схем на их основе.

8 Моделирование технологических маршрутов Модели имплантации: Сдвоенная функция Пирсон IV (эмпирическое приближение) Одна функция Пирсон IV (аналитическое приближение) Монте-Карло (статистическое приближение) Аморфный (без учета эффекта каналирования) Кристаллический(с учетом эффекта каналирования) При расчетах использовалась модель c одной функцией Пирсон IV при имплантации в аморфный кремний. Модели диффузии: Равновесное распределение дефектов Переходный процесс диффузии дефектов Модель энергетической связи для примесей и дефектов Планарная модель (только 1D окисление ) Непланарная модель с линейным потоком Непланарная модель с нелинейным потоком При расчетах использовалась модель энергетической связи для примесей и дефектов, вследствие своей максимальной точности для исследуемых маршрутов. IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

9 по предложенной технологии по стандартной технологии Полученные в результате моделирования структуры. Показан один из 76 эмиттеров с охранным кольцом. Структура выполнена по 3-х микронной технологии. IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

10 Распределение фосфора по глубине на краю эмиттерной области. Для технологических норм 3 мкм от края эмиттера к середине IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

11 Распределение бора по глубине на краю эмиттерной области. Для технологических норм 3 мкм от края эмиттера к середине IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

12 В результате масштабирования структур в 3 раза получена структура и получены Графики примесей в аналогичных точках эмиттерного перехода Места разрезов структуры для снятия графиков распределения примеси бора и фосфора. Отражен край эмиттерной области для существующей технологии. Шаг разреза равен 0,01 мкм IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

13 Распределение бора по глубине на краю эмиттерной области. Для технологических норм 1 мкм от края эмиттера к середине IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

14 Распределение фосфора по глубине на краю эмиттерной области. Для технологических норм 1 мкм от края эмиттера к середине IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.

15 Выводы Промоделированы четыре технологических маршрута изготовления мощного биполярного СВЧ транзистора. Исследованы распределения примесей по глубине и проведён их анализ. Для технологических норм в 3 микрометра предпочтителен предложенный технологический маршрут, вследствие более высоких концентраций примеси бора и фосфора. А для 1 микрометра – стандартный, исходя из более низких концентрациях в структуре, выполненной по предложенной технологии. IV Международная научно-техническая конференция Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств мая МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЩНОГО СВЧ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА Ефремов В.А., Снитовский Ю.П.