Приборно-технологическое моделирование p–n+-перехода в прямоугольной и цилиндрической системах координат

Выполнено приборно-технологическое моделирование кремниевого p–n⁺-перехода как в прямо- угольной (декартовой), так и в цилиндрической системах координат. В данной полупроводниковой структуре р-область является базой, а n⁺-область выполняет функцию эмиттера в биполярном транзисторе n–p–n-типа. Структура исследованного перехода получена в соответствии с технологическим процессом его изготовления, разработанным с помощью двухмерного моделирования с применением программы TSuprem4, входящей в состав программного комплекса фирмы Synopsys. Технологическое моделирование позволило определить конструктивно-технологические параметры исследуемой структуры p–n⁺-перехода, что дало возможность провести ее приборное проектирование в цилиндрической и в декартовой системах координат с применением программы Medici, которая также входит в состав комплекса программ фирмы Synopsys. С помощью Medici рассчитаны прямые и обратные ветви вольт-амперной характеристики p–n⁺-перехода для случаев моделирования в указанных типах систем координат и, соответственно, определен ряд электрофизических параметров структуры перехода. Путем сравнения данных, полученных методом приборно-технологического моделирования, установлено, что рассматриваемая структура может рассчитываться в обоих типах систем координат с высокой степенью точности, так как разброс конструктивно-технологических параметров, определенных при технологическом моделировании для разных систем координат, составил 2,6–7,4 %, а разброс электрофизических параметров, вычисленных в процессе приборного моделирования, – 0,09– 8,64 %. Результаты исследования были применены при проектировании новых изделий электронной техники, в основе которых лежит один и более p–n-переходов, при разработке и оптимизации технологических маршрутов их изготовления. 

1. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов / П. Антонетти [и др.]; под общ. ред. П. Антонетти. – М.: Радио и связь, 1988. – 490 с.

2. Абрамов, И. И. Лекции по моделированию элементов интегральных схем / И. И. Абрамов. – М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. – 152 с.

3. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов: в 2 кн.: пер. с англ. / С. Зи. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Мир, 1984. – Кн. 1. – 456 с.

4. Маллер, Р. Элементы интегральных схем / Р. Маллер, Т. Кейминс. – М.: Мир, 1989. – 630 с.

5. Дудар, Н. Л. Моделирование электрических характеристик и расчет конструктивных параметров кремниевого стабилитрона с напряжением стабилизации 6,5 В / Н. Л. Дудар, В. С. Сякерский, Н. Н. Корытко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2009. – № 3. – С. 10–12.

6. Дудар, Н. Л. Приборно-технологическое моделирование дискретного кремниевого стабилитрона с напряжением стабилизации 6,5 Вольт / Н. Л. Дудар, В. М. Борздов // Электроника-инфо. – 2011. – № 2. – С. 77–80.

7. Лагунович, Н. Л. Моделирование влияния типа эпитаксиальной пленки на электрические характеристики высоковольтных кремниевых диодов / Н. Л. Лагунович, А. С. Турцевич, В. М. Борздов, // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2015. – № 2. – С. 98–102.

8. Лагунович, Н. Л. Моделирование высоковольтного кремниевого диода, построение зависимостей его плотности тока от температуры / Н. Л. Лагунович // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем: сб. тр. IХ Всерос. науч.-техн. конф., Москва, 5–8 окт., 2020 г.: в 4 вып. – М., 2020. – Вып. 2. – С. 22–28.

9. Dudar, N. L. The Simulation of PNP-Transistor as an Element of High-Voltage Integrated Circuits by Various Parameters of Epitaxial Film / N. L. Dudar, V. M. Borzdov // 8th Proc. of IEEE East-West Desighn & Test Symposium, St. Petersburg, Russia, September 17–20, 2010. – P. 262–263.