Полупроводниковые интегральные резисторы. Расчет диффузионных резисторов, страница 5

Алюминий при толщине пленки 0,5 – 1 микрон имеет сопротивление 0,025 – 0,05 Ом/ÿ.

После получения рисунка производится выжигание при температуре 550° С – 5 – 10 минут, в этом случае происходит реакция:

Al + SiO₂®Al₂O₃ + Si

и улучшается адгезия, тем самым улучшается контакт.

Так как алюминий является акцептором, то к области р имеется всегда омический контакт.

Для получения омического контакта к области n концентрация доноров под контактом должна быть больше чем концентрация акцепторов в алюминии, иначе может произойти перекомпенсация и будет образовываться p – n переход, поэтому под контактом обязательно должна быть область n⁺ с концентрацией 10²⁰ см^-3.

В БИС и СБИС недостаточно одного слоя соединений необходимо наносить 2 – 3 слоя проводников, которые разделяются слоем SiO₂ (получается из газовой фазы).

Недостатки:

1)  На глубине 0,5 – 1 микрон диффузии алюминия при термообработке может привести к разрушению;

2)  Высокая плотность тока вследствии малых толщин и ширины проводников может вызвать эффект электризации атомов алюминия, что приведет к нарушению однородности пленки;

3)  Малая температура плавления алюминия затрудняет высокотемпературные операции;

4)  Легкая окисляемость с образованием Al₂O₃ ухудшает контакты между слоями, поэтому рекомендуется в качестве второго слоя использовать легированный поликремнй. Он образует омический контакт с областями того же типа проводимости и слабоинжектированные переходы с областью противоположного типа.

Недостатком поликристаллического кремния является его высокое сопротивление – 20 – 30 Ом/ÿ. Для того, чтобы его снизить используются силициды – Ta, Mo, W. Они образуют хорошие омические контакты, термостойкие, имеют хорошую адгезию.

Структура транзистора с поликремнием

1)  Высокоомная подложка р^– типа:

2)  Противоканальные области;

3)  Эпитаксиальный слой n – типа – используется комбинированный способ изоляции;

4)  Комбинированный способ изоляции – SiO₂;

5)  Область базы, которая получается ионным легированием (акцепторными примесями), используется в качестве маски (4) диокись кремния.

Затем через маску получают поликристаллический кремний в нужных местах и легируют его нужными примесями. Эти слои формированию контактов к соответствующим областям. Акцепторные примеси из слоя поликристаллического кремния диффундируют в область пассивной базы, уменьшая ее сопротивление. Замена металлических контактов эмиттера поликристаллическим позволяет уменьшать толщину эмиттера до 50 нм. При уменьшении толщины эмиттера возрастает дырочная (вредная) составляющая эмиттерного тока. Это приведет к снижению коэффициента усиления на границе монокристаллического кремния со слоем поликремния – скорость рекомбинации значительно ниже. Пленка силицида наносится для уменьшения сопротивления внутрисхемных соединений проводников первого уровня, толщина пленки – 0,2 микрона.

Слой SiO₂ получают химическим осаждением из паровой фазы, которым покрывают слой силицида.

На слой SiO₂ наносится металлическая пленка из которой формируют проводники второго уровня.

Достоинства:

По сравнению с изопланарной технологией достигает уменьшение толщины эмиттера, базы, расстояния от края эмиттерного перехода до базового контакта, уменьшение сопротивления пассивной базы, площади коллектора, барьерные емкости перехода и характер высокой граничной частоты.

Разновидностью такой структуры является структура с комбинированной изоляцией, с двумя поликристаллическими слоями.

1)  Р – типа. Обеспечивает омический контакт к базовой области, служит источником акцепторной примеси, которая диффундирует в область базы и уменьшает удельное сопротивление.

2)  Легированные донорами. Наносятся после частичного окисления первого слоя и используются для формирования омических контактов к эмиттеру и коллектору. Расстояние между эмиттером и базой 0,5 микрон, определяется толщиной диоксида выращенного на первом слое поликристаллического кремния. Благодаря особенностям структуры снижается сопротивлением базы.

Такая структура биполярного транзистора используется для эмиттерно – связанной логики.