Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Эпитаксиальний слой п-типа

Si02

Лрдлажна р-типа, а.




Зпитамсиальный слай п-типа

Ладлржна р-типа, ff

5i0.


y /77V / У /л/ W ,

п-тип

Изрлиррнуиая Рид:;[р1/зия Рсдлсжяа р-тапа

Л I


Лсдлажяар-типа Изолирунущая Рида/рузия ИзрлирааиШ/е аРлаши п-типа-

Рис. 2.19. Изолирующие рл-переходы в ИС: а - подложка р-типа с эпитакси альным слоем л-типа; б - выращивание слоя окисла и формирование в ием окон для изолирующей диффузии; в - создание изолирующих р+-областей с помощью диффузии бора; г - изолированные друг от друга «-области.



ходами (рис. 2.19). Сначала на подложку р-типа осаждается эпитаксиальный п-слой толщиной ~ 10 мкм (рис. 2.19, а). Затем производят термическое окисление и методом фотолитографии вскрывают дорожки в окисле (рис. 2.19, б). После этого проводится глубокая р"-диффузия бора. Время диффузии выбирается достаточно большим, чтобы ионы прошли сквозь эпитаксиальный слой в /7-подложку (рис. 2.19, в и г).

В результате такой обработки эпитаксиальный л-слой оказывается разделенным на множество л-областей. Соседние области отделены друг от друга двумя р/г-переходами. Если эти переходы

? Змиттер Ваза. Иоллаитар

п+ J р \

MaaPupfffuiaH ffua

Изолирующая

Вирлризианшя ] V > уии/с/зииная

аВластьр-типа/ Ппитансиальнат слай п-типа \арлаш» р-типа

---ПаВлаакяа р-типа ~~ -

Рис. 2.20. лрп-транзпстор в составе ИС: поперечное сечение.

находятся при обратном смещении, /г-области электрически изолированы друг от друга и от р-подложки. Подложка обычно подключена к точке схемы с наибольшим по людулю отрицательным напряжением. Эта точка представляет собой либо отрицательный полюс источника питания, либо «землю» (если используется один источник питания). Благодаря такому включению подложки автоматически обеспечиваются обратное смещение переходов, существующих между /г-областями и р-подложкой, и, следовательно, электрическая изоляция /г-областей друг от друга.

Однако эта изоляция не идеальна, так как между изолированными /г-областями и р-подложкой существует небольшой ток утечки - порядка 1 нА/мм при 25 °С. Большинство транзисторов в ИС имеют площади от 0,001 до 0,01 мм, так что соответствующий ток утечки должен составлять всего лишь от 1 до 10 пА. Для большинства применений такой утечкой можно пренебречь.

Главная проблема, возникающая в связи с изоляцией, - присутствие паразитной емкости перехода между изолированной «-областью и р-подложкой. Эта емкость зависит от уровней легирования и от напряжения смещения. При нулевом смещении она обычно составляет --•300 пФ/м.м, при обратном напряжении 5 В - 120 пФ/мм, а при напряжении 10 В - 95 пФ/мм. Таким образом, для типичного биполярного транзистора площадью 100 мкм X 100 мкм = 0,01 мм при напряжениях смещения от 5 ДО 15 В паразитная емкость между /г-областью (коллектором) и подложкой, Cos, составляет 1 пФ.

На рис. 2.20 показано поперечное сечение /гр/г-транзистора, Входящего в состав ИС. Следует обратить внимание на то, что




Мзалирунгщая рирзиамноя рРласт1Р*типа

1рпитансиалшь/й слей п-типа

Изолиррюиал ри!ррзиенная р&ласть Parana

ii,p-TunaJ Сярь/тая Ртр/ррзиатая N у

---- аСлас/пь п- типа- J ---

/7оРлижна р-типа Рис. 2.21. лрл-транзистор со скрытым слоем в составе ИС,

С помощью скрытого п*-слоя (рис. 2.21). Поскольку переход коллектор - база в такой структуре все равно формируется на границе со слаболегированным эпитаксиальным п-слоем, емкость перехода коллектор - база остается достаточно малой, а напряжение пробоя коллектор - база - достаточно большим (~50 В), В табл. 2.2 приводится основной технологический цикл изготовления монолитных ИС, содержащих /грл-транзисторы описанного типа.

Контактные л-области коллектора, которые формируются одновременно с эмиттерными л-областями, предназначены для того, чтобы создать низкоомный, невыпрямляющий (омический) контакт между алюминиевой металлизацией и коллектором. Необходимость этих «"-областей определяется тем, что после вплавления алю.миниевых контактов на поверхности кремния под алюминием образуется тонкий слой, насыщенный алюминием до концентрации ~10 см". Алюминий ведет себя в кремнии как акцептор, и, если концентрация доноров в кремнии меньше концентрации алюминия, насыщенный алюминием слой приобретает проводимость р-типа. В этом случае образуется паразитный рл-переход, включенный последовательно с коллектором транзистора.

Чтобы избежать формирования такой р-области, концентрация доноров в коллекторе непосредственно под контактной металлизацией должна быть намного больше, чем 10 см~. Это требование легко выполнить, создав диффузионный /г+-слой в приконтактных областях коллектора. Окна для коллекторной /г-диффузии вы-

контакты ко всем трем областям транзистора - эмиттеру, базе и коллектору - расположены на верхней, или лицевой, сторонж пластины, тогда как в дискретном транзисторе коллекторный контакт находится на тыльной стороне кристалла. Вседствие того что коллекторный контакт расположен вверху, возникает большое последовательное сопротивление коллектора г-, обусловленное большим поверхностны.м сопротивлением коллекторного п-слоя (оно обычно составляет от 1000 до 10 ООО Ом/квадрат). Можно, однако, значительно уменьшить коллекторное сопротивление

Змиттер Раза Даллентир



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193