从改善雪崩注入二次击穿的角度考虑,希望集电区厚度WC≥BVCBO/EM,其中EM为最大电场强度。
南于TIP41C晶体管的BVCBO要求为280 V,因此,对于电阻率ρc为25 Ω·cm的硅晶体管,集电区厚度WC≈20μm。假设使用掺As衬底材料,反扩散层厚为2μm,则外延层厚度T应等于30μm。所以,可取材料外延层厚度为30+2μm。
2.4 基区硼扩散浓度的确定
为改善晶体管的大电流特性,基区硼扩散浓度应高一些,但基区杂质浓度太高又会降低BVEBO,所以,应在保证BYEBO≥5 V的前提下尽量提高基区浓度。基区杂质沉积可采用离子注人工艺,当基区再分布后,可认为基区受主杂质的再分布是高斯函数分布。若试用表面浓度NSB等于 1018cm-3来分析,则式中:N(x,t)为硅片中任意一点x处的杂质浓度:。为表面浓度,它是时间t的函数,其中Q为掺杂总量;事实上,在xjc=8μm处,有 因此有:这样,有:
查高斯函数表得:而在发射结xje为5μm处有:再查高斯函数表得:即有:由此发射结处质浓度可查表得 考虑到边缘击穿,击穿电压有一定的下降,但也能满足BVEBO≥5 V。而用NC=2×1014cm-3NSB=1018cm-3,xje=8μm便可查曲线得出基区的方块电阻R□b为100 Ω/口。
2.5 发射区磷扩散浓度的确定
为了保证有足够的放大系数,要求发射区的磷扩散表面浓度约为1021cm-3。这在xje=5μm,NSB=1018cm-3的条件下,可查曲线估算出发射区方块电阻R□e为1 Ω/口,但在实际工作中,一般R□e以满足放大系数hEE为前提。因此,为了保证TIP41C发射区扩散有足够高的杂质浓度,发射区扩散采用三氯氧磷液态源工艺。