Optimization of horizontal current bipolar transistor structure = (Optimiranje strukture bipolarnog tranzistora s horizontalnim tokom struje) : doctoral dissertation - Suligoj, Tomislav (T. Suligoj ; Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2001)
U okviru ovog rada razvijen je novi silicijski bipolarni tranzistor s horizontalnim tokom struje (engl. Horizontal Current Bipolar Transistor - HCBT), kao prvi bipolarni tranzistor s horizontalnim tokom struje i optimiranim raspodjelama primjesa. Najprije su analizirani postojeći Si/SiGe bipolarni tranzistori. Pokazano je da su najveća ograničenja konvencionalnih samopodešavajućih tranzistora s vertikalnim tokom struje (engl. Super Self-aligned Transistors - SST) komplicirana tehnologija i veliki volumen ekstrinsičnih područja, što rezultira u velikoj površini elementa i velikim ekstrinsičnim parametrima. Lateralni bipolarni tranzistori (engl. Silicon-OnInsulator Lateral Bipolar Transistors - SOI LBT) se mogu procesirati sa manjim brojem litografskih maski i tehnoloških koraka, smanjujući volumen parazitnih područja. No oni su procesirani isključivo na SOI podlogama i njihov profil primjesa u intrinsičnom dijelu tranzistora dobiven je lateralnom raspodjelom, koja ima lošiju ponovljivost i mogućnost kontrole. Nova HCBT struktura može se dobiti jednostavnijom tehnologijom, koristeći jednostruki sloj polisilicija, bez dubokih izolacija žlijebom, procesa epitaksije i potkolektorskog sloja, sa smanjenim brojem litografskih maski i tehnoloških procesa u usporedbi sa SST strukturama. HCBT je procesiran na silicijskom waferu sa optimiranim raspodjelama primjesa u intrinsičnom dijelu tranzistora, manjom površinom tranzistora i manjim parazitnim kapacitetima. Nova tehnologija razvijena je u 1 µm litografiji sa tolerancijama pomaka maski od 1 µm, 0.6 µm i 0.3 µm. Tehnološka ograničenja već postojeće HCBT strukture, razvijene računalnim simulacijama, su promijenjena i popravljena, čime je dodatno unaprijeđena tehnološka jednostavnost i integrabilnost sa drugim elementima. Procesi razvijeni za naprednu HCBT strukturu prikazani su kao što slijedi. Nitrid sa malim stresom koristi se kao zaštitni sloj na vrhu n-brijega smanjujući stvaranje dislokacija nakon implantacije ekstrinsične baze i procesa napuštanja koji slijede. Bočna hrapavost n-brijega je smanjena korištenjem <110> wafera i kombinacije DRIE i kristalografski ovisnog mokrog jetkanja. Izolacijski oksid na dnu n-brijega procesira se CMP tehnikom i mokrim jetkanjem, koristeći novi CMP proces sa teflonskom podlogom i prahom aluminijskog oksida u otopini s KOH-om. Litografija je optimirana za smanjenje podjetkavanje n-brijega sa strana pasivnih bokova. Intrinsična i ekstrinsična baza implantirane su pod kutovima kako bi se spriječio prohvat baze. Polisilicij se jetka TMAH otopinom čime se postiže visoka selektivnost prema aktivnim bokovima n-brijega. Podjetkavanje međuoksida smanjuje se vremenskim BOE jetkanjem. Procesirani HCBT tranzistor ima maksimalno strujno pojačanje 40, frekvenciju jediničnog strujnog pojačanja 4,6 GHz, maksimalnu frekvenciju osciliranja 14 GHz, probojni napon kolektor-emiter 15.5 V, što daje iznos produkta fT ⋅ BVCEO od čak 71 GHzV. Numerička analiza dobivene strukture pokazuju da se daljnje poboljšanje karakteristika može postići skaliranjem rezolucije litografije i optimiranjem raspodjele primjesa. Ključne riječi: bipolarni, Si/SiGe, samopodešavajući, lateralni, HCBT, SST. LBT.