Полупроводниковые интегральные резисторы. Расчет диффузионных резисторов, страница 3

В первом приближении многоэмиттерный транзистор – это совокупность отдельных транзисторов соединенных базами и коллекторами. Каждая пара смежных эмиттеров выполняет n⁺– p – n⁺. Если на одном из переходов будет прямое напряжение, а на другом обратное, то первый эмиттер будет инжектировать носители, а второй собирать, а электроны будут проходить без рекомбинации – паразитный эффект. Чтобы избежать этого эффекта необходимо сделать расстояние между эмиттерами такое, чтобы оно превышало диффузионную длину в базовом слое. Если транзистор легирован золотом, то диффузионная длина не должна превышать 2 – 3 микрона, а расстояние между эмиттерами 10 – 12 микрон.

Надо стремиться к тому, чтобы инверсный коэффициент тока был как можно меньше, для этого вывод базы выносится в перешеек.

Многоколлекторный транзистор

Многоколлекторный транзистор – это многоэмиттерный транзистор в инверсном режиме.

Общий эмиттер U²U Л – интегрально инжекционная логика.

Коэффициент усиления в расчете на один коллектор равен общему коэффициенту усиления, деленному на количество коллекторов (не превышает 1) – это необходимое условие работы в условиях работы U² Л.

Главной проблемой при разработке многоколлекторного транзистора является увеличение НОРМАЛЬНОГО коэффициента передачи тока. Конструктивно это решается так, что n и p должны быть как можно ближе друг к другу: a=0,8 – 0,9, b=4 – 10. Коллекторы должны располагаться как можно ближе друг к другу, тем самым, сокращая объем пассивной базы.

Супер b транзистор.

База тонкая 0,2 – 0,3 микрона;

b = 3000 – 5000.

Технологически это очень сложно выполнить, т.к. диффузия проводится с допуском ±25%. Так как база тонкая эмиттерный слой (металлизированная граница) приближается.

Пробивное напряжение: 1,5 – 2 В;

Основное назначение: входные каскады усилителей

PNP – транзистор

Может быть, как горизонтальный, так и вертикальный.

Горизонтальный транзистор используется в интегрально-инжекционной логике для создания цифровых и аналоговых микросхем.

Рис.1 – комбинированный способ изоляции. Транзистор размещен в кармане n – типа, который содержит слой n⁺, а с боковых сторон изолирован SiO₂.

Базовой областью служит эпитаксиальный слой n – типа, эмиттер и коллектор р - формируются одновременно с базой, а базовый контакт с эмиттером.

Базовая область n – типа и коллекторная область р – типа охватывает эмиттер со боковых сторон, тем самым обеспечивается более полное собирание коллектором дырок.

1.  транзистор бездрейфовый (с однородной базой).

2.  Активная область базы расположена вблизи поверхности эпитаксиального слоя, поэтому время жизни дырок и подвижность меньше, чем в глубине слоя.

Толщина W_б зависит от способности процесса литографии, поэтому базу горизонтального транзистора не удается сделать тонкой, как в вертикальном транзисторе.

При прямом напряжении на эмиттерном p – n переходе дырки инжектируются в базу не только через боковые стороны, но и в нижнюю часть вглубь эпитаксиального слоя , где они могут рекомбинировать, не достигая коллектора, поэтому коэффициент передачи низкий 2 – 5, а граничная частота: 20 – 40 МГц.

Скрытый слой n⁺ необходим для создания базового вывода, уменьшения сопротивления базы у увеличения коэффициента передачи.

1.11.01

Изоляция в полупроводниковых интегральных схемах

1.  Изоляция p – n переходом.

Изоляция p – n переходом предполагает локальную диффузию (мышьяк, сурьма) примеси, которые имеют малый коэффициент диффузии по сравнению с бором и фосфором.

Удельное сопротивление подложки p^– =5 – 10 Ом/см;

Толщина  200 – 300 микрон;

Толщина эпитаксиального слоя 8 – 15 микрон;

Удельное сопротивление эпитаксиального слоя 0,5 – 1 Ом/см;

Скрытый слой может расширяться как в сторону подложки, так и в боковые стороны, если будут использоваться температурные операции .

Для того, чтобы не происходило смыкание с базовым слоем – выбирают примесь с малым коэффициентом диффузии. Диффузия примеси через маску из двуокиси кремния на глубину превышающую глубину эпитаксиального слоя формирует эти изолирующие области p⁺ – типа. Эта область окружает коллектор со всех сторон.