Полупроводниковые интегральные резисторы. Расчет диффузионных резисторов, страница 4

Базовую область получают локальной диффузией на глубину 2 – 3 микрона.

Удельное сопротивление базы 100 – 200 Ом/ÿ;

Граница базы является одновременно границей коллекторного p – n перехода и определяет его площадь.

Эмиттер – глубина залегания 1,5 – 2 микрона;

Удельное сопротивление 2 – 3 Ом/ÿ.

К подложке на периферийной части кристалла создается омический контакт, на который подается напряжение, чтобы обеспечить изолированный p – n переход. Так как обратный ток изолированного p – n перехода маленький, то изоляция будет достаточной.

Достоинство: Простота в технологии.

Недостатки: 1) обратный ток перехода при повышении температуры может увеличиваться, кроме того, этот p – n  переход несет в себе барьерную емкость. Если барьерная емкость увеличивается, то будет увеличиваться и задержка переключения.

1)  Большая занимаемая площадь.

Так как ширина защитного слоя должна быть больше удвоенной толщины эпитаксиального слоя – это условие связано с изотропностью процесса диффузии.

Комбинированный способ изоляции

1.  Первый этап

2.  Второй этап.

–– Производится наращивание эпитаксиального слоя n – типа 1 –3 микрона, затем поверхность покрывается слоем нитрида кремния, затем с помощью фотолитографии формируют защитную маску, затем проводят травление на глубину 0,5 эпитаксиального слоя. Далее ионным легированием в области 1 вводят примесь р⁺ .

–– Производится селективное окисления кремния таким образом, чтобы нижняя граница окисла проходила до n⁺  и до р⁺ .

–– Получаются карманы изолированные толстым слоем диоксида кремния с боковых сторон  и с другой стороны n⁺ - p⁺ переходом.

–– С помощью ионного легирования делается слой базы р – типа.

–– Боковые границы базового слоя совмещаются с границами SiO₂, слой SiO является маской для базы, таким образом, получают самосовмещающуюся базу.

–– Легированием фосфора создается эмиттер и приколлекторный контакт.

Достоинства:

1)  При одинаковой площади эмиттерного перехода, общая площадь транзистора гораздо меньше, чем при обычной планарной структуре;

2)  Использование тонкого эпитаксиального слоя приводит к уменьшению площади изолирующих областей;

3)  Пассивные области базы и коллектора не используют подконтакты (все боковые стенки граничат с SiO₂).

Назначение р⁺ – областей: на границе SiO₂ существует неподвижный положительный заряд, под влиянием этого заряда дырки отталкиваются вглубь подложки, а электроны из n⁺ поступает к границам раздела, а т.к. концентрация подложки низкая, то у поверхности может образоваться инверсный слой канала n – типа замкнет все коллекторные области других транзисторов.

Такие транзисторы имеют лучшие импульсные, частотные характеристики, за счет уменьшения площади уменьшается барьерная емкость.

Другой вариант: Полипланарный транзистор

Основной недостаток изопланарного транзистора – это длительное окисление.

Для сокращения времени травления уменьшают толщину эпитаксиального слоя соответственно база – эмиттера.

Изопланар практически получается при эпитаксиальном слое 3 –4 микрона.

1)  Проводится сквозное травление;

2)  Окисление;

3)  Заполнение поликристаллическим кремнием канавок.

Эпитаксиальный процесс или диэлектрическая изоляция

1)  Исходная пластина;

2)  С помощью фотолитографии вытравливаются канавки;

3)   Переворачивается и в карманах производят формирующую структуру.

Нанесение проводящих материалов на полупроводник

1)  Вся поверхность окисляется – SiO₂;

2)  Вытравливаются контактные отверстия;

3)  Наносится проводящая пленка на всю поверхность кристалла;

4)  Производят травление через маску для формирования рисунка соединений.

Требования к материалу пленки

1)  Должна обеспечивать омический контакт с кремнием;

2)  Иметь низкое удельное сопротивление, хорошую адгезию к кремнию и к SiO₂; без разрушения выдавать высокую плотность тока, механическая прочность;

3)  Не подвергаться воздействиям высоких температур, не подвергаться коррозии, не образовывать химических соединений.

Пример: