晶体管可以说它是微电子中非常重要的器件，它最主要的功能是电流放大和开关作用。晶体管的种类很多，其中高反压晶体管在国民生产中发挥着重要的作用。随着掺杂工艺的不断发展，高反压晶体管基区的形成经历了扩硼工艺、硼铝涂层扩散工艺、闭管扩镓工艺到开管扩镓工艺的发展。 在平面工艺初期，由于B在硅中的固溶度、扩散系数与N型发射区的磷相匹配，SiO₂对其又有良好的掩蔽作用，早被选为NPN硅平面器件的理想基区扩散源，但B在硅中的固溶度大(1000℃时达到5×10²⁰，扩散系数小，B在硅中的杂质分布不易形成pn结中杂质的线性缓变分布，导致器件不能满足高反压的要求，随之又出现了硼铝涂层扩散工艺和闭管扩镓工艺，前者会引起较大的基区偏差，杂质在硅内存在突变区域，导致放大系数β分散严重，下降时间t_f值较高，热稳定性差；后者需要难度较大的真空封管技术，工艺重复性差，报废率高，在扩散质量、生产效率诸方面均不能令人满意。近年来，巧妙地利用Ga具有强穿透SiO₂的能力，在Si中具有扩散应力小、扩散系数大、固溶度较大等特点，实现了开管SiO₂／Si系下的扩散。此工艺发明以来，克服了上述两者的弊端，杂质浓度和结深能准确控制而又能任意调整，可进行低、高浓度阶段性掺杂，得到元素Ga在Si中的理想分布，而且表面浓度均匀一致、重复性好、合格率和优品率高，改善和提高了器件的综合性能。总之，Ca具有其它P型杂质所不可比拟的优越性。 尽管如此开管扩镓的突出缺点是在特性曲线中的负阻效应较为明显，负阻现象的存在是我们不希望的。尽管前人对负阻现象作了不少研究，但负阻存在的机理、减小负阻的有效措施等问题却鲜见报道。因此搞清镓基区高反压晶体管负阻 of存在的机理，具有重大的理论价值，潜在着广阔的应用前景。 本文首先概括介绍了h表面及h。｛ 内界面的结构与特性，Ga在h。七复合结构中的扩散特性，Ga的分凝规律，叙述了硅中Ga掺杂的研究现状。通过对Ga掺杂在分立器件领域中应用的分析，展望了硅中Ga掺杂的广泛应用前景。重点介绍了目前开管Ga扩散工艺的发展现状和开管扩镰晶体管负阻效应的研究现状。 第二章是实验部分。首先介绍了制备各种样品所用的实验仪器、设备与方法；第二节中介绍了实验系统，包括氧化系统、扩散系统，第三节介绍了样品的制备，包括Ga的预沉积、再分布、二次氧化样品，扩硼样品，以及扩嫁晶体管、扩硼晶体管和扩镰后再补充扩硼晶体管的制备流程；实验所得样品，借助二次离子质谱 （SIMS）、扩展电阻（SRP）、四探针薄层电阻等先进的测试分析方法进行分析。 第三章主要研究内容包括：本章首先通过对扩硼晶体管、扩镰晶体管和扩豫后再补充扩硼晶体管有关参数的测试，提出了负阻效应，通过对三种管于的比较分析发现，负阻与小电流下电流放大系数的关系；第二节分析了影响小电流放大的主要因素，这些因素与杂质浓度分布特别是在近硅表面的分布有密切关系；第三节分析了Ga在SISO。结构中近硅表面微区域浓度的变化规律，Ga扩散过程的三个阶段包括预沉积、再分布和二次氧化，对应于Ga在a．SIO。结构近硅表面杂质出现三次丢失，导致从近硅表面到硅体内微区域出现杂质耗尽，这种低杂质分布是造成小电流放大性能的劣化的主导因素：第四节讨论了这种杂质分布对负阻的影响，并结合晶体管的二维结构，用工艺软件SUPREM－ill模拟了不同部位的杂质分布，进一步验证了负阻效应与Ga杂质分布的关系，明确了负阻存在的机理，最后提出了减小负阻的措施。