集成电路中的硅基器件—双极晶体管BJT

体硅衬底和绝缘体上硅（Silicon on Insulator,SOI）衬底是硅基集成电路制造业最基本的原材料。关于多晶硅材料制备、硅单晶制备、硅圆片制备、硅圆片外延、绝缘体上硅和硅片材料检测等相关知识。

硅基器件是集成电路的基石，硅基器件主要包括双极晶体管（Bipolar Junction Transitor, BJT）、MOSFET、鳍式场效应晶体管（FinFET）、全耗尽型SOI（Fully Depleted SOI,FD-SOI）、超级结（Super Junction）、横向扩散晶体管（Laterally Diffusion MOS,LDMOS）和集成无源元件（Intergrated Passive Device,IPD）等基本元器件。

双极晶体管（BJT）是最基础的集成电路器件之一，在集成电路发展史中起着重要的作用。因为这种晶体管工作时，电子和空穴两种载流子均参与导电，所以被称为双极性结型晶体管，简称双极晶体管。如图6-4所示，BJT可以看作是由两个背靠背的pn结二极管构成的，根据结构设计的不同，可以分为n-p-n和p-n-p两种类型。以n-p-n型晶体管为例，P型掺杂区为晶体管的基极（Base，B），两侧的n型掺杂区分别是晶体管的发射极（Emitter，E）和集电极（Collector，C）。

正常工作时，基极和发射极构成的发射结接正向偏置电压，发射极的电子注入到基区；同时，在基极和集电极构成的集成结反向电场作用下，大部分电子将注入集电极。由于基区一般很薄，而且掺杂浓度较低，所以基极电流很小，经过放大后形成集电极电流。

与MOS晶体管的载流子表面导电不同，BJT属于体器件，载流子在半导体内部输运，具有跨导高、速度快、功率高的特点。事实上，20世纪70年代以前的集成电路单元主要是基于BJT架构的。但是，由于BJT在关态时其泄漏电流相对于MOS晶体管大很多，随着芯片集成度的提高，芯片功耗和散热的问题越来越突出，BJT逐渐被MOS晶体管取代。虽然目前大多数集成电路都采用MOS晶体管作为基本单元，但在模拟电路、射频电路及高速、功率控制应用中，BJT因为其具有电流增益大，跨导高等优势，仍然是构成这部分集成电路的重要单元。

审核编辑 ：李倩