Эпитаксиально планарных

В настоящее время выпускаются эпитаксиально-планарные транзисторы типа К.Т342, предназначенные для работы при малых токах эмиттера с достаточно большим коэффициентом усиления.

Конструкции биполярных транзисторов различаются прежде всего способами их изоляции. В первых микросхемах наибольшее распространение получили эпитаксиально-планарные транзисторы с изоляцией р-п переходами. Структура эпитаксиально-планарного транзистора показана на 3.1, а. Транзистор выполнен на высокоомной подложке / р~ - типа с удельным сопротивлением 5 ... 10 Ом-см и толщиной 200 ... 300 мкм в эпитаксиальном слое2«-типа (удельное сопротивление 0,5... 1 Ом-см, толщина 1ГЭ„ .--- 8 ...15 мкм). Локальной диффузией донорных примесей (мышьяка или сурьмы), имеющих малый коэффициент диффузии по сравнению с бором и фосфором, в подложке перед наращиванием эпитаксиального слоя 2 создают скрытый слой 3 л+-типа с низким удельным сопротивлением. Хотя первоначально скрытый слой формируют в подложке, при дальнейших высокотемпературных операциях (эпитаксии, окислении, диффузии примесей) он расширяется в сторону как подложки, так и эпитаксиального слоя. Чтобы исключить чрезмерное распространение доноров из скрытого слоя в эпитаксиальный, т. е. смыкание скрытого слоя с базовым, для него выбирают донорные примеси с малым коэффициентом диффузии, например мышьяк (см. § 2.3).

Почти все СВЧ-транзисторы, как и остальные биполярные транзисторы, — это кремниевые эпитаксиально-планарные транзисторы. Низкоомная подложка исходной эпитаксиальной структуры обеспечивает малое сопротивление коллекторной области и ограничивает накопление носителей в этой области.

Различают импульсные диоды с p-n-переходом (точечные, сплавные, микросплавные, диффузионные, мезадиффу-зионные, эпитаксиально-планарные и др.) и с барьером Шотки. В качестве исходного материала при изготовлении диодов используют германий, кремний, арсенид галлия. Отечественной промышленностью выпускаются также д и-одные сборки и матрицы. Они представляют собой интегрированные в одном корпусе и кристалле импульсные (или универсальные) диоды с разделенными или объединенными в соответствии с заданной электрической схемой выводами. Сборки и матрицы применяют в вычислительных устройствах, в качестве элементов гибридных пленочных микросхем и т. п. Диодные сборки и матрицы выпускаются в бескорпусном варианте и в различных корпусах— металлокерамических, пластмассовых, металло-пластмассовых с гибкими выводами. Число диодов в сборках и матрицах колеблется от 4 до 16. Схемы соединений диодов разнообразны: с отдельными выводами, с объединенными анодами или катодами, соединенными в пару, по три и т.д. Параметры диодных сборок и матриц и ВАХ имеют малый разб

Однородные по толщине переходы в диффузионных диодах получаются в пленарных и эпитаксиалыю-планарных структурах ( 3.1,ж). Для снижения времени жизни неравновесных носителей заряда осуществляется диффузия золота в кристалл полупроводника, создающая уровни ловушек. Диффузионные эпитаксиально-планарные диоды имеют малое сопротивление базы (единицы Ом).

По конструктивным особенностям и технологии изготовления транзисторы делят на эпитаксиально-планарные пленарные, диффузионные, сплавно-диффузионные, сплавные и др. В настощее время основным полупроводниковым материалом для транзисторов служит кремний. Выпуск германиевых транзисторов ограничен. Биполярные транзисторы на основе других полупроводниковых материалов, например арсенида галлия, не вышли из стадии лабораторных исследований.

Большинство транзисторов, в том числе и эпитаксиально-планарные (см. 4.4), несимметричны: а/<а. Это неравенство объясняется несколькими причинами. Концентрация доноров в коллекторе мала (WgK
По физической структуре и технологии изготовления транзисторы подразделяют на эпитаксиально-планарные, пленарные, меза-планарные диффузионно-сплавные и др. Широкое распространение эпитаксиалыга-планарных и пла-иарных транзисторов связано с использованием в технологии изготовления дискретных приборов прогрессивных методов микроэлектроники, обеспечивающих лучшие параметры транзисторов,

Высокочастотные маломощные транзисторы. Транзисторы имеют в основном кремниевые эпитаксиально-планарные и пленарные структуры, отличаются меньшими площадями переходов, толщинами базы и коллектора и временами жизни неосновных носителей. Поэтому для них характерны большие граничные частоты, меньшие емкости переходов (менее 10 пФ), времена рассасывания (доли микросекунды) и постоянные времени цепи обратной связи (около 1 не).

По технологии изготовления транзисторы, изолированные р-п-переходом, делят на три типа: планерные с неравномерным распределением примесей в коллекторе, 'получаемые методом тройной диффузии, пленарные с 'равномерным распределением примесей в 'коллекторе, получаемые методом встречной изолирую щей-диффузий, и эпитаксиально-планарные, получаемые методам односторонней изолирующей диффузия в эпитаксиальный слой. Пла-нарно-эпитаксиальные транзисторы могут иметь как равномерное, так и неравномерное распределение примесей в коллекторе. Скрытый слой типа п+ создают путем дополнительной селективной диффузии донорных примесей, .которая предшествует наращиванию, эпитаксиального слоя.

Диоды кремниевые эпитаксиально-планарные.

Важной конструктивной особенностью эпитаксиально-планарных транзисторов является скрытый слой 3 п+-типа (см. 3.1, а), предназначенный главным образом для уменьшения объемного сопротивления коллекторной области г'к и напряжения насыщения

Однако биполярные микросхемы с диэлектрической изоляцией не получили широкого применения вследствие сложной технологии создания карманов и малой степени интеграции. Их достоинством является повышенная радиационная стойкость. У эпитаксиально-планарных транзисторов токи утечки изолирующих р-п переходов резко возрастают при воздействии ионизирующего излучения, вызывающего генерацию большого числа неосновных носителей. Ток утечки диэлектрика при этом остается пренебрежимо малым. Уменьшаются и токи утечки коллекторных р-п переходов, так как основная масса неосновных носителей генерируется за пределами карманов и не может достичь этих переходов.

5. Определите число фотошаблонов, необходимых для создания микросхемы на эпитаксиально-планарных или изопланарных транзисторах (при одном слое внутрисхемных соединений).

27. Какие параметры простейшего элемента ТТЛ (см. 7.7) и.как изменяются при: а) повышении напряжения ?/„.„, б) повышении температуры, в) увеличении сопротивления #г(при неизменных R* и ^и.п). г) замене эпитаксиально-планарных транзисторов на изопланарные, д) исключении в структуре многоэмитгерного транзистора (см. 3.7, в) области / или слоя металлизации

85. Какие параметры дифференциального усилительного каскада ( 12.11) и как изменятся при: а) замене эпитаксиально-пла-нарных транзисторов на изопланарные, б) исключении из структур эпитаксиально-планарных транзисторов скрытых слоев?

Типичные для эпитаксиально-планарных И С параметры и допуски

В процессе производства полупроводниковых микросхем фотолитографию применяют многократно, для чего требуется комплект фотошаблонов. Например, в производстве эпитаксиально-планарных ИС со скрытым слоем используют -комплект из шести шаблонов с точно согласованными рисунками (под диффузию скрытых слоев,-разделительную диффузию, базовую диффузию, эмиттер-ную диффузию, омические контакты и межсоединения). Поэтому важнейшим требованием становится совмещение рисунков на отдельных этапах. Практически это требование сводится к точному расположению рисунка фотошаблона относительно рисунка предыдущей фотолито-- графи и.

Планарные транзисторы отличаются от эпитаксиально-планарных тем, что создаются на подложке n-типа, т. е, в их полупроводниковой структуре отсутствует сильнолегированная п+-область в коллекторе.

единицу площади активной базовой области, называемое числом Гум-меля [6] ; Dn — коэффициент диффузии электронов в базе; NgE — концентрация доноров в эмиттере на границе перехода: тр — время жизни дырок в эмиттере. Если база сформирована методом ионного легирования, то 0Б совпадает с технологическим параметром, называемым дозой легирования; в эпитаксиально-планарных транзисторах

В транзисторах с неоднородно легированным эмиттером, например эпитаксиально-планарных ( 4.4), в эмиттере, как и в базе, существует внутреннее электрическое поле. Оно тормозит дырки, инжектированные из базы в эмиттер, уменьшает их эффективную диффузионную длину и, следовательно, снижает ток 1^.

В эпитаксиально-планарных транзисторах (см. 4.4) пробой происходит на краях перехода у поверхности. Напряжение пробоя возрастает при уменьшении концентрации примесей в коллекторе и увеличении радиуса кривизны коллекторного перехода. При NgK =1015Ч-1016 см~3 и радиусе кривизны 2—3 мкм напряжение пробоя составляет 30—70 В. В специальных структурах с большим радиусом кривизны оно достигает 100—300 В, т.е. приближается к напряжению пробоя плоского р-л-перехода (см. 2.13). В схеме ОБ в активном режиме напряжение пробоя почти не зависит от тока эмиттера; напряжение пробоя коллекторного перехода при отключенном эмиттере (т.е. при /э = 0) обозначают /^квопроб.