4、半导体技术与制造：双极硅技术详解

半导体技术与制造：双极硅技术详解

1. 定制微电子电路的半导体技术概述

定制微电子电路所使用的半导体技术与标准现货集成电路基本相同。这是因为定制集成电路市场规模小于标准零部件的全球需求，半导体生产线的成本主要通过销售标准零部件来收回。不过，也有一些例外情况，比如大型高科技公司可能需要性能领先的组件。一般来说，定制集成电路的普通客户会使用经过验证的成熟技术。

在半导体技术的发展历程中，硅技术占据主导地位，并且在可预见的未来仍将如此。锗技术由于其能隙较低（锗为0.72eV，硅为1.12eV），温度特性不如硅，因此不再赘述。

2. 双极硅技术基础

双极技术与单极（MOS）技术不同，它在有源器件的工作过程中同时涉及空穴和电子的流动，而单极技术仅基于多数载流子的受控流动。双极技术主要涉及三种器件：电阻器、二极管和npn或pnp结型晶体管。其基本制造工艺是平面工艺，通过将掺杂硅区域扩散或注入到硅衬底中，形成合适的p型或n型区域。“平面”意味着所有制造阶段都在硅晶圆的一个表面（平面）上进行。

以下是双极技术基本器件的形成方式：
- 电阻器 ：其有效电阻由长度、面积和掺杂密度决定。
- 二极管 ：通过连接p型和n型区域形成简单的pn结。
- npn晶体管 ：需要额外的窗口和扩散阶段来形成第三个pnp或npn区域。在npn晶体管中，发射极到集电极的电子流由基极和发射极之间施加的正电压决定，该电压将空穴注入基极区域。

现代双极技术和大多数MOS技术还会涉及外延工艺，即在基本硅衬底上生长一层精确掺