 |
 |
 |
 |
НИЯ создаются участки п* • и р+-типа, а при последующем отжиге происходит диффузионная разгонка этих примесей. Затем с помощью травления эпитаксиальный слой кремния разделяется на множество отдельных п- и р-канальных структур, после чего формируется рисунок металлизации, соединяющей эти структуры между собой.
Такая КМОП/КНС-схема представляет собой пример ИС с диэлектрической изоляцией. Изолирующая подложка дает воз-
р-МС/7 п-МОП
Иша» damSap Стт Стан damffcp Итан
Зпитансиалныи сла11Ь\.(1мнм)
Рис. 2.38. КМОП-схема типа «кремний-на-сапфире» (КМОП/КНС).
можность значительно уменьшить паразитную емкость. В результате достигается очень высокое быстродействие приборов и очень малая мощность рассеяния. Такие характеристики играют особенно важную роль, когда нужно создать ИС с очень высоким быстродействием и высокой плотностью упаковки.
2.14. Диоды в интегральных схемах
Существует ряд диодных структур, совместимых с лрп-тран-зисторами Это означает, что для изготовления таких диодов не требуется никаких дополнительных технологических операций помимо тех, которые используются в технологии прп-транзисто-ров. На рис. 2.39 показаны шесть основных диодных конфигура,-ций. Здесь же приведены некоторые основные параметры диодных структур - последовательное сопротивление, прямое падение напряжения, напряжение пробоя и время накопления заряда. Сопротивление растекания в базе гъь обычно составляет ~ 100 Ом, а сопротивление коллектора Гсс ~ 30 Ом. Напряжение пробоя эмиттер-база BVebo лежит в пределах от 6 ДО 8 В, а напряжение пробоя коллектор-база BVcbo обычно составляет ~ 50 В.
Как видно на рис. 2.39, диодная конфигурация 4, для которой Напряжение коллектор-база Vch = 0. имеет наименьшие последовательное сопротивление и прямое падение напряжения, а также
самое малое время накопления. Малому значению времени накопления неосновных носителей заряда соответствует малое время переключения из состояния с прямым смещением в состояние с обратным смещением. Однако напрял(ение пробоя в этой конфи-
Прямое Последо- падение ватель- напряже-
мое со- ния при Напряже* Время противле- токе ние накопления, ние ЮмА, мВ пробоя
5"
1с-о
Гь- + Гс.
-960
-950
{без эмиттерной ni rj,b, + -950 диффу. зии)
-850
£в0
-130
£В = 0 г,, ?я+ -940 а
-920
Рис. 2.39. Диоды для интегральных схем.
-iso
гурации ограничивается величиной ВУво, т. е. не может превышать 6-8 В. Таким образом, данная диодная конфигурация является предпочтительной для всех применений, предусматривающих воздействие на диод обратных напряжений не более ~ 6 В.
В диодной схеме типа 4 {Уев = 0) большую часть прямого тока диода 1р составляет ток коллектора /с а ток базы равен частному от деления тока коллектора на коэффициент усиления по току р. Таким образом, прямое падение напряжения в диоде, обусловленное базовым сопротивлением растекания гг,-, равно Ыгьь- =
= {Icl)> ьь = 1р(гьь/)- Поскольку коллекторный ток транзистора, работающего в активном режиме, сравнительно слабо зависит от коллекторного напряжения, падение напряжения на последовательном сопротивлении коллектора hjcc не должно влиять на падение напряжения в диоде. Следовательно, эффективное значение последовательного сопротивления диода приближенно равно Г{,й7р и обычно составляет всего несколько ом. На эквивалентной схеме диода 4, приведенной на рис. 2.40, показаны составляющие /д и полного тока диода при прямом смеще
1ь = У?
Рис. 2.40. Эквивалентная схема интегрального диода с конфигурацией, соответствующей условию VcB = 0.
ill III
НИИ [р. Сопротивления r,,M и Гее изображены как внешние элементы, хотя на самом деле они находятся внутри транзисторной Структуры.
2.14.1. Время накопления заряда и диоды с барьером Шотки. Скорость переключения диодов ограничивается временем обратного восстановления, которое в свою очередь определяется временем накопления неосновных носителей. Когда рл-переход находится при прямом смещении, электроны инжектируются из п-области в р-область, где они становятся неосновными носителями. Аналогичным образом дырки инжектируются из р-области в п-область и становятся там неосновными носителями. По мере того Как инжектированные неосновные носители перемещаются в глубь соответствующей области полупроводника, их число монотонно уменьшается благодаря рекомбинации с основными носителями. Среднее время жизни инжектированных неосновных носителей может составлять от менее 1 мкс для сильнолегированного {п- или р-кремния) до -10 мкс для слабо или умеренно легированного кремния.
Если смещение на р/г-переходе резко меняется с прямого на братное, то инжектированные неосновные носители могут начать "ремещаться в обратном направлении, возвращаясь на ту сторону
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