Nous avons vu dans la partie 1 que la structure BEC était globalement défavorable à fT et fMAX à cause du polybase trop éloigné des contacts base pour une bonne polarisation de la base et de la forte résistance collecteur résultant d’une structure non symétrique.
Référence BEC Wpbase,noCo réduite Wpbase,wCo réduite
Wpbase,noCo[µm] 0,200 0,100 0,200
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Nous étudions ici l’impact de la largeur du polybase, avec ou sans contacts. Sur la Figure 160 on peut voir l’évolution de fT et fMAX pour de tels transistors. Les pointillés représentent
les valeurs atteintes pour la structure de référence B55 de structure symétrique CBEBC, avec le même module base/émetteur.
Figure 160 : Variation de fT et fMAX pour des transistors de structure BEC, en fonction de la largeur du
polybase, suivant la présence ou non de contacts base
Référence BEC Wpbase,noCo réduite Wpbase,wCo réduite
CBE (fF) @ VBE = 0V 7,2 7,2 7,4
CBC (fF) @ VBE = 0V 6,85 6,46 6,80
RB (Ω) @ VBE= 0,87V 42,8 ± 2,7 46,5 ± 3,4 41,1 ± 3,95
Dans le cas d’une largeur Wpbase,noCo réduite, on constate l’augmentation de RB tandis que CBC diminue en conséquence de la diminution de la surface du polybase et de recoupement polybase/collecteur. Le temps de transit des électrons dans le collecteur (lié à la résistance RC)
est probablement réduit étant donné le rapprochement entre le polyémetteur et la prise collecteur. fT et fMAX augmentent alors malgré l’augmentation limitée de la résistance de base.
Dans le cas d’une largeur Wpbase,wCo réduite, l’impact est plus modéré. On constate une
légère augmentation de la capacité CBE, qui peut être imputée à l’augmentation des capacités
de fringing (ou capacités de couplage) en rapprochant les contacts E et B et les lignes de métaux correspondantes. Alors qu’on s’attend à une résistance de base qui augmente quand la largeur de polybase diminue comme pour le paramètre précédent, la légère diminution de RB
mesurée n’est pas significative face à l’erreur de mesure calculée par la déviation standard.
2.b. CBEBC
Pour la structure CBEBC, nous avons réduit la largeur Wpbase,wCo à 0,330µm au lieu de
0,410µm. Comme on peut le voir sur la Figure 161, fT et fMAX augmentent alors toutes les
Chapitre IV. Une architecture bas coût avec collecteur totalement implanté
159 Figure 161 : Variation de fT et fMAX pour des transistors de structure CBEBC, en fonction de la largeur du
polybase en présence de contacts base
Référence CBEBC Wpbase,wCo réduite
CBE (fF) @ VBE = 0V 7,1 7,3
CBC (fF) @ VBE = 0V 8,76 8,26
RE (Ω) 13,7 13,7
RB (Ω) @ VBE = 0,87V 22,0 ± 3,7 22,6 ± 4,0
Cela est permis par la réduction de CBC et la réduction de la distance entre les contacts
collecteur et la zone active, diminuant ainsi le temps de transit des électrons. Le rapprochement des contacts base du contact émetteur crée comme pour la structure BEC l’augmentation de la capacité de fringing. Les résultats indiquent peu de variations en RB, en
prenant en compte également la déviation standard. L’impact le plus significatif expliquant donc l’augmentation des fréquences fT et fMAX est celui de la capacité CBC.
2.c. Créneau
Pour la structure créneau, la réduction de la largeur du polybase Wpbase,wCo sur une structure
à 3 créneaux a un effet positif mais limité.
Référence Créneau (#3) Wpbase,wCo réduite Wpbase,wCo (µm) 0,41 0,25 fT (GHz) 228 231 fMAX (GHz) 204 206 CBE (fF) @ VBE = 0V 7,1 7,3 CBC (fF) @ VBE = 0V 7,8 7,5 RB (Ohms) @ VBE = 0,87V 40,6 ± 4,3 43,7 ± 3,2
On retrouve l’effet sur CBC grâce à la réduction de la dimension du collecteur et du
160
dans le collecteur grâce à la géométrie. De même l’augmentation de la capacité CBE est
expliquée par la position proche des contacts base et émetteur. La résistance RB augmente en
moyenne, conformément à ce qu’on attend mais la forte déviation standard nous invite à considérer l’évolution de ce paramètre avec prudence.
En plus de la variation de la largeur du polybase quand il y a des contacts, nous avons aussi essayé plusieurs configurations en changeant le nombre de créneaux pour la structure : de 2 à 5 contacts sont ainsi répartis le long de chaque côté du polybase. Nous avons également regardé l’impact d’un polybase moins large (Wpbase,noCo) dans les zones où il n’y a pas de
contacts. Les paramètres influencés par l’ensemble ces variations sont regroupés sur la Figure 162.
Figure 162 : Variation fT et fMAX (gauche) RB et CBC (droite) pour différentes structures Créneau, avec un
nombre de créneaux et une largeur Wpbase,noCo différentes
En réduisant la largeur du polybase Wpbase,noCo à 0,1 µm, on permet la diminution de CBC en
diminuant la surface où le polybase et le collecteur se recouvrent. La zone des contacts collecteur n’est pas décalée lorsque la largeur du polybase est réduite. Mais la zone siliciurée du collecteur est plus proche, permettant de réduire la distance à parcourir par les électrons. En parallèle la résistance RB augmente quand Wpbase,noCo est égal à 0,1µm, et d’autant plus
quand le nombre de créneaux est réduit, indicateur une fois de plus d’une limite dans la configuration des contacts pour une bonne polarisation du polybase. Les variations de ces paramètres se traduisent principalement par l’augmentation de fT, quel que soit le nombre de
créneaux.
On remarque d’autre part que l’augmentation du nombre de créneaux favorise nettement la résistance de base, et malgré l’augmentation de la capacité base-collecteur, cela est bénéfique pour la fréquence fMAX. Il existe cependant un compromis puisque la fréquence fT est par
ailleurs réduite à Wpbase,noCo fixé. Aucune variation de la tension de claquage BVCBO n’est mise
en évidence par les variations de ces règles de dessin, la jonction intrinsèque n’est donc pas modifiée.