集成電路中的硅基器件—雙極晶體管BJT

體硅襯底和絕緣體上硅（Silicon on Insulator,SOI）襯底是硅基集成電路制造業(yè)最基本的原材料。關(guān)于多晶硅材料制備、硅單晶制備、硅圓片制備、硅圓片外延、絕緣體上硅和硅片材料檢測等相關(guān)知識。

硅基器件是集成電路的基石，硅基器件主要包括雙極晶體管（Bipolar Junction Transitor, BJT）、MOSFET、鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）、全耗盡型SOI（Fully Depleted SOI,FD-SOI）、超級結(jié)（Super Junction）、橫向擴散晶體管（Laterally Diffusion MOS,LDMOS）和集成無源元件（Intergrated Passive Device,IPD）等基本元器件。

雙極晶體管（BJT）是最基礎(chǔ)的集成電路器件之一，在集成電路發(fā)展史中起著重要的作用。因為這種晶體管工作時，電子和空穴兩種載流子均參與導(dǎo)電，所以被稱為雙極性結(jié)型晶體管，簡稱雙極晶體管。如圖6-4所示，BJT可以看作是由兩個背靠背的pn結(jié)二極管構(gòu)成的，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同，可以分為n-p-n和p-n-p兩種類型。以n-p-n型晶體管為例，P型摻雜區(qū)為晶體管的基極（Base，B），兩側(cè)的n型摻雜區(qū)分別是晶體管的發(fā)射極（Emitter，E）和集電極（Collector，C）。

正常工作時，基極和發(fā)射極構(gòu)成的發(fā)射結(jié)接正向偏置電壓，發(fā)射極的電子注入到基區(qū)；同時，在基極和集電極構(gòu)成的集成結(jié)反向電場作用下，大部分電子將注入集電極。由于基區(qū)一般很薄，而且摻雜濃度較低，所以基極電流很小，經(jīng)過放大后形成集電極電流。

與MOS晶體管的載流子表面導(dǎo)電不同，BJT屬于體器件，載流子在半導(dǎo)體內(nèi)部輸運，具有跨導(dǎo)高、速度快、功率高的特點。事實上，20世紀(jì)70年代以前的集成電路單元主要是基于BJT架構(gòu)的。但是，由于BJT在關(guān)態(tài)時其泄漏電流相對于MOS晶體管大很多，隨著芯片集成度的提高，芯片功耗和散熱的問題越來越突出，BJT逐漸被MOS晶體管取代。雖然目前大多數(shù)集成電路都采用MOS晶體管作為基本單元，但在模擬電路、射頻電路及高速、功率控制應(yīng)用中，BJT因為其具有電流增益大，跨導(dǎo)高等優(yōu)勢，仍然是構(gòu)成這部分集成電路的重要單元。

審核編輯 ：李倩