Проектирование и технология микросхем. Романова М.П. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

12
1.3. Ин тег ральн ый биполярный тран зис тор
Для нормальной ра бот ы ИМС нео б хо д им о, чтобы элементы ил и группы
элемент ов были размешены в элект риче ски изолированных дру г от друга об-
ластях. Эт и области должны им е ть следующие элект ричес кие и физическ ие
свойства: на пр яже н ие пробоя изоляции бо лее высокое, чем на п ряже н ие пи-
та ния ИМС, малую пара з ит ну ю емкост ь, не бо льш ие токи утечки, высокую те п-
лопроводность, близость те мпературных коэффициентов резисторов (ТКР)
изолирующей облас ти и кремниевой подложки, высокую ра диа цио н ну ю
ст ойкость , ма лу ю пл ощ ад ь. Изоляция элементов ИМС в пределах кристалла
может быть решена пр и выполне нии ку рс ов о го пр ое ктир ова ния в дву х вариан-
та х с помощью обратного смешения р-n пе рех ода или с по мо щь ю изолирующе-
го слоя SiO
2
. Диодная изоляция технически достигае тся усложнением тре х-
слойной транзисторной структуры (n-p-n ил и p- n- р) до чет ыре хсл о йной n- р-n-
р или р-n-p-n. Изоляция обес пе чивается р-n пе ре хо до м между подложкой и
коллекторными областями элеме нтов ИМС. При подаче отрицательного по-
тенциала на подложку изолирующей р-n смещае тся в о брат ном на п рав ле ни и и
карманы n- типа в которых ра змеще ны элемент ы ИМС ока зывают ся окру-
женными со вс ех сторон област ью р-типа и изолирова нными дру г от дру га
обратно с мещенными р-n переходами, с о пр от ив ле ни е которых по постоянно-
му току ве лико. Характе р ист ик и изоляции могут ухудшаться за счет па ра з ит-
ных емкостей и токов утечки, особенно при ра бот е на высоких част ота х и в
тяжелых эксплуата ционных условиях. Ме то д диодной изоляции полу чил ши-
рокое рас п рост ранение .
Следующим, более совершенным видом изоляции, является изоляция с по-
мощью слоя SiO
2
. Для ее реализации требуется бо ль шое чи сл о технологических
операций. С по мо щь ю операции диффузии мышьяка на все й поверхности ис-
ходной гру пповой пласт ины n-типа кремния создается тонкий низкоомный
слой n
+
- типа. С по мо щь ю фотолитографии и последующего травления об ра-
зу ются ка на л ы глу биной 20 мкм (рис. 1.1, а), на поверхности пласт ины выра-
щивается тонкий слой SiO
2
(около 2 мкм). На слой SiO
2
осаж дают слой поли-
кристаллического кремния (ок ол о 200 мкм), предназначенный в качест ве ме-
ханической основы. По сле удаления значительной час ти монокристалличе-
ского кремния с по мо щью шлифовки и полировки по лу ча ют структуру изоли-
рованных ка рм анов n-типа монокристаллического SiO
2
, вкрапле нных через
слой SiO
2
в поликристаллический кре м ний (рис. 1.1, б). Последующая ст рук-
тура интегрального тра нзист ора образуется по планарной технологии с помо-
щью избирательной диффу зии бора для образования ба зо в ых областей
(рис. 1.1, в) и операции из б и рат е ль но й диффу зии фосфора для об ра зова ния
эмитерных областе й и омических контактов к ко лл ект ора м ( рис. 1.1, г). После
избирательного травления пове р хн ост но г о слоя SiO
2
для ок он под ко нта кт ы,
операции осажде ния мета лла алюминия (А1) и пос леду ю щег о из б ират е ль но го
травления слоя ( А1) об разу ется схема соединения элементов ИМС (рис. 1.1, д).

Страницы