BCD工艺中大电流下纵向双极晶体管的电流集边效应研究

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2024.0035

电子与封装 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (3): 030402 . doi: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2024.0035

BCD工艺中大电流下纵向双极晶体管的电流集边效应研究

彭洪,王蕾,谢儒彬,顾祥,李燕妃,洪根深

中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡? 214035

收稿日期:2023-06-06 出版日期:2024-03-27 发布日期:2024-03-27
作者简介:彭洪（1996—），男，江西吉安人，硕士，工程师，主要研究方向为高压工艺集成及功率器件开发。

Research on Emitter Current Crowding Effect of Vertical Bipolar Transistors under High Current in BCD Process

PENG Hong, WANG Lei, XIE Rubin, GU Xiang, LI Yanfei, HONG Genshen

ChinaElectronics Technology Group Corporation No.58 ResearchInstitute, Wuxi 214035, China

Received:2023-06-06 Online:2024-03-27 Published:2024-03-27

摘要/Abstract

摘要： 在大电流条件下，随着电流密度的增加，发射区结电流集边效应、基区电导调制效应、基区展宽效应会随之出现。基于研究单位的BCD工艺，在集成CMOS和DMOS的基础上集成功率纵向NPN双极晶体管用于输出。设计了75 μm×4 μm、50 μm×6 μm、30 μm×10 μm三种不同尺寸的发射极并进行TCAD仿真研究。在发射极面积相同的情况下，发射极长宽比越小，TCAD可观察到的电流集边效应越严重，最终流片并进行测试验证，得出75 μm×4 μm的细长结构尺寸能够提升晶体管在大电流下的放大能力，较30 μm×10 μm的结构提升约11.4%。

关键词: 双极晶体管, 功率, 发射区结电流集边效应, 大电流

Abstract: Under high current conditions, as the current density increases, the emitter current crowding effect, Webster effect, and Kirk effect will appear. Based on the BCD process of the research institute, power vertical NPN bipolar transistor is integrated into the integrated CMOS and DMOS for output. Three different sizes of emitters, 75 μm×4 μm, 50 μm×6 μm and 30 μm×10 μm, are designed and studied by TCAD simulation. With the same emitter area, the smaller the emitter aspect ratio is, the more serious the emitter current crowding effect can be observed by TCAD. The final flow and test validation conclude that the slender structural size of 75 μm×4 μm can enhance the amplification ability of transistors under high current by about 11.4% over the structure of 30 μm×10 μm.

Key words: bipolar transistor, power, emitter current crowding effect, high current

中图分类号:

TN322⁺.8

彭洪,王蕾,谢儒彬,顾祥,李燕妃,洪根深. BCD工艺中大电流下纵向双极晶体管的电流集边效应研究[J]. 电子与封装, 2024, 24(3): 030402 .

PENG Hong, WANG Lei, XIE Rubin, GU Xiang, LI Yanfei, HONG Genshen. Research on Emitter Current Crowding Effect of Vertical Bipolar Transistors under High Current in BCD Process[J]. Electronics & Packaging, 2024, 24(3): 030402 .

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中国半导体行业协会封装分会会刊

中国电子学会电子制造与封装技术分会会刊

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Research on Emitter Current Crowding Effect of Vertical Bipolar Transistors under High Current in BCD Process

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