Биполярных структурах

По типу ЗЭ различают биополярные ЗУ с биполярными транзисторами (с ТТЛ- или ЭСЛ-схемами) и МОП-ЗУ с МОП-транзисторами. Биполярные ЗУ. В биполярных интегральных ЗУ в качестве ЗЭ используется статический триггер на двух многоэмиттерных транзисторах с непосредственными связями ( 4.9).

ния при изготовлении и плохие температурные и частотные характеристики. Однако одно несомненнее преимущество полупроводниковых резисторов обусловливает их широкое применение — технология их изготовления в полупроводниковых микросхемах не требует дополнительных операций. Такие резисторы совместимы со структурами биполярных интегральных транзисторов.

3. Каково устройство полупроводниковых биполярных интегральных микросхем?

Г л а в а 2. Проектирование полупроводниковых биполярных интегральных

Технология изготовления биполярных интегральных структур. Элементы биполярных интегральных структур создаются в едином технологическом цикле на общей полупроводниковой подложке. Каждый элемент схемы формируется в отдельной изолированной области, а соединения между элементами выполняются путем металлизации на поверхности пассивированной схемы. Изоляция между элементами схемы осуществляется двумя способами: обратно-смещенными р — п переходами и диэлектриком. Изоляция рбрат-

металлических полосок, нанесенных на окисленную поверхность кристалла. Примеры структур биполярных интегральных микросхем показаны на 7.1. Примером МДП интегральной микросхемы может служить прибор с зарядовой связью, рассмотренный в § 6.8.

Основу биполярных интегральных микросхем составляют транзисторы м-р-п-типа, что вызвано удобствами формирования именно п-р-и-структур н несколько лучшими параметрами интегральных я-р-п-транзисторов по сравнению с параметрами интегральных транзисторов р-п-р-типа.

17-2. Основные этапы технологии биполярных интегральных микросхем

17-2. Основные этапы технологии биполярных интегральных

По виду обрабатываемой информации БИС можно классифицировать на цифровые и аналоговые. К цифровым БИС относятся полупроводниковые запоминающие устройства, счетчики, сумматоры и др. Примерами аналоговых БИС являются преобразователи: напряжение — код (АЦП) и код — напряжение (ЦАП). По виду применяемых элементов различают БИС на биполярных и МДП (металл—диэлектрик—полупроводник)-структурах; существуют также гибридные БИС. Технология МДП-структур более проста и не зависит от типа схемы. Кроме того, элементы с МДП-структурой занимают меньшую площадь, что позволяет существенно повысить степень интеграции БИС. Однако быстродействие и добротность БИС на биполярных структурах выше.

В БИС ПЗУ на ЗЭ, представленных на 6.25, а, занесение информации осуществляется на этапе изготовления кристаллов с помощью сменного (заказного) фотошаблона путем изменения конфигурации металлизированной разводки или селективного вскрытия контактных окон под металлизацию. Соединение ЗЭ с шинами АШ и РШ соответствует хранению «1», отсутствие соединения — хранению «О». Такие ПЗУ называют масочными (ПЗУМ). Пример построения ПЗУМ на биполярных структурах показан на 6.26, где приведена структурная схема БИС ПЗУ

Типовые значения параметров некоторых отечественных БИС ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ и РПЗУ приведены в табл. 6.4. Следует отметить, что БИС ПЗУ и ППЗУ на биполярных структурах обладают высоким быстродействием (/в.а=15-г-150 не), имеет удельную потребляемую мощность Р0=0,01 -=-0,8 мВт/бит и информационную емкость 1024—65536 бит.

16. В а л пев К. А., О р л и к о в с к и и А. А. Полупроводниковые интегральные схемы памяти на биполярных структурах. — М.: Советское радио, 1979.

Технология изготовления интегральных МДП-структур. ИМС на МДП-структурах по конструктивно-технологическому исполнению более просты, чем схемы на биполярных структурах, так как в первых не требуется изоляция отдельных компонентов от подложки и соединение элементов схемы возможно внутри кристалла с помощью высоколегированных областей р + ,(я.+.).. Транзисторы МДП,

Таким образом, как и для ИМС на биполярных структурах, при составлении моделей пассивных компонентов МДП-схем следует исходить из параметров базовых активных компонентов, которыми в данном случае являются полевые транзисторы.

Таким образом, по одному из основных критериев — фактору качества можно сравнить серии выпускаемых в настоящее время логических ИМС. Такое сравнение дано на 4.25. Как видно из рисунка, наиболее распространенными являются серии на р-МДП--n-МДП- и КМДП-транзисторах. а из серий на биполярных структурах — серии ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ и И2Л.

ПЗУ на биполярных структурах ( 4.27, е) обычно состоят из одного компонента, а запись информации осуществляется включением его в перекрестке матрицы.

ОЗУ на биполярных структурах содержат до шести элементов ( 4.27) и занимают значительную площадь на кристалле.

СВЧ МДП структуры должны иметь длину канала около 1 мкм. Поэтому при использовании обычных технологических методов требуются металлизированные электроды затворов примерно такого же размера. Но для изготовления приборов со столь малой длиной затвора требуется применять прецизионные методы фотолитографической обработки. Более того, для логических ИМС высокое быстродействие требует также точного проведения операций легирования и диффузии. В Д/МДП тран-.зисторах длина канала составляет около микрона, а отверстия в окисле и ширина металлизированных областей могут быть не более 8 мкм. Для создания таких элемен-. тов нужны те же методы, которые используются в обыч ной технологии ИМС на биполярных структурах.

Примером нарушения этого принципа является использование МДП-конденсатора в ИС с биполярными транзисторами ( 1.1), так как такой .конденсатор требует выполнения ряда дополнительных операций, связанных с получением диэлектрика расчетной толщины. В то же время МДП-конденеатор технологически совмещается с униполярным транзистором в МДП ИС (см. § 1.7). В биполярных структурах в качестве конденсатора может быть ишользоваи обратно смещенный р-я-лереход.