多晶硅发射极
多晶硅 多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过 冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列 成许多晶核，这些晶核长成晶面取向不同的晶粒， 如这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅 可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异 主要表现在物理性质方面。 用重掺杂多晶硅作为CMOS晶体管的栅极和NPN 晶体管的发射极，可以获得较薄的结深，减小栅 极和发射极的寄生参数，从而提高器件的速度性 能。
为了提高BJT的放大和频率等性能，必须减薄基区 厚度；在制造工艺上这就要求进行浅基区扩散和 浅发射区扩散（因为杂质热扩散是一种在原子热 运动基础上的定向运动，扩散时间越长、深度越 大，扩散原子的分散性就越大，则所获得的结面 就越不平坦，这就难以实现很薄的基区宽度）。
但是浅的发射区（比少数载流子扩散长度小时），由 于表面复合作用增大，则发射区中少数载流子的浓度梯度 较大（如图中的红点线所示），这就将使得发射结的注射 效率降低，并从而影响到晶体管的放大系数。因此，要克 服BJT浅扩散的这种不良影响，就必须减小发射区表面的 复合作用，使发射区中少数载流子浓度的分布梯度减小。 据此，就采用在薄发射区表面上覆盖多晶硅薄膜的办法来 降低表面复合作用（见图示，表面复合速度减小的程度与 多晶硅薄膜的制备工艺有关），从而降低了发射区中少数 载流子浓度的梯度（如图中的红实线所示），提高了发射 结效率和电流放大系数；这也就得到了多晶硅发射极晶体 管。所以，多晶硅发射极晶体管是一种性能优于常规BJT 的新型高频、高速器件。[
多晶硅发射极 多晶硅发射极的BJT的理想横截面图
仔细观察此图，不难发现，在金属发射极接触和单 晶硅之间存在一层多晶硅薄膜。为了形成发射极， 首先要在发射区表面淀积一层多晶硅薄膜，掺砷使 薄膜形成n+掺杂，然后通过扩散使杂质中的一部 分从薄膜中趋进到下面的单晶硅中，并分布在较浅 的区域内。由此得到的发射极结构，即单晶硅中浅 的掺杂层与同等掺杂的多晶硅薄膜接触的结构，命 名为多晶硅发射极。
正是这一层所增加的多晶硅薄膜，就大大改善了晶 体管的性能。其原因就在于覆盖的一层多晶硅薄膜 可以减小浅发射区的表面复合速度，使得发射区中 少数载流子浓度的分布梯度减小，即能起到减弱从 基区往发射区注入载流子的作用，从而可提高发射 结的注射效率和整个器件的电流放大系数。这也就 是多晶硅发射极晶体管的长处。
原因 现代IC中，为提高工作速度， 采用薄发射区，即 WE/LE<<1，在发射区的复 合可忽略，此时发射区少子 分布成为位置的线性函数， 在放大模式偏置下，从基区 注入发射区的电流会有一个 显著的增加，从而使发射效 率下降，电流增益也减小。
采用多晶硅发射极后，WE1<LE1, WE2<LE2 E1< E2,但是在多晶硅和单晶硅的界面处，少子 的浓度和少子扩散电流是连续的 多晶硅的少子分布的斜率比单晶硅的大，总的结果使基区注入到发射区的电流减少，发射效率增大，电流增益增大
多晶硅发射极接触通过多晶硅/单晶硅界面或多晶 硅层对少数载流子（在npn晶体管的发射区中为空 穴）的阻碍作用，使注入发射区的电流（基极电流） 下降，电流增益大幅度提高。
沉积多晶硅层不可避免的在多晶硅和单晶硅之间引 入了一个薄的氧化层,这个氧化层的厚度取决于沉积 多晶硅前的清洗工艺。比如，一种化学湿法处理例 如RCA使氧化层的厚度约为14埃，而使用氢氟酸来 刻蚀可以产生一个厚度不连续的氧化层，厚度变化 范围在0到8埃。（1埃=0.1纳米）
对于空穴和电子来说，这个氧化层相当于产生了一 个势垒。（因为氧化硅的禁带宽度比硅的大） 对于完整的界面氧化层薄膜，载流子以隧道效应方 式通过 实验表明，薄界面层对电子构成的势垒较低以致隧 穿几率很大，加之发射区重掺杂使电子浓度很大， 故电子电流基本不受界面层的影响。薄层对空穴构 成的有效势垒高度比对电子构成的大很多。 由于薄界面氧化层和多晶硅层的存在，多晶硅发射 极晶体管的电流增益比常规晶体管得到改进。
总之，多晶硅发射极能够减小表面复合速度、提高 电流放大系数的机理可能有三种。一是多晶硅-硅 界面的超薄氧化层减小了隧穿的空穴电流（最佳氧 化层厚度为1nm左右），二是多晶硅中少数载流子 迁移率较低（多晶硅中空穴的迁移率约为单晶硅中 的0.3倍），三是多晶硅中晶粒边界杂质的偏析而 形成少数载流子势垒。
发射极阻抗 当掺杂使轻掺杂，氧化层的厚度较大时，发射极的 阻抗增加较快。 所以，多晶硅与单晶硅之间的氧化层的厚度应避免 超过15埃。
谢谢！