Изоляция элементов полупроводниковых ис

Элементы полупроводниковых ИС нужно изолировать друг от друга. Это необходимо для того, чтобы необходимые соединения осуществлялись только путем металлической разводки. Методы изоляции можно разделить на три группы:

- изоляция обратно-смещенным p‑n переходом;

‑ изоляция диэлектриком;

‑ изопланарный метод, являющийся комбинированным методом.

1.2.9.1. Изоляция обратно смещенным p‑n переходом

В основе метода лежит применение эпитаксиальной n-p структуры со скрытым n⁺ слоем, получаемом в подложке p-Si перед наращиванием эпитаксиальной плёнки n-типа проводимости.

Полученная заготовка (рис. 1.37, а) используется для получения n‑p-n биполярных транзисторов. Последовательность изготовления биполярного транзистора с изоляцией обратно смещённым p-n переходом показана на рис.1.37, б и в.

Для изоляции по краям скрытого n⁺ слоя через маску проводят изолирующую разделительную диффузию акцепторной примеси на всю глубину эпитаксиального n- слоя.

В результате разделительной диффузии создаётся поясок из области p⁺ типа проводимости, электрически соединённой с подложкой p-типа проводимости. “Островки” n‑типа, оставшиеся в эпитаксиальном слое после разделительной диффузии называются “карманами” (рис.1.37, б).

Затем в изолированных областях –карманах осуществляются базовая и эмиттерная диффузии и проводится металлизация поверхности, как показано на рис. 1.37, в.

 Для изоляции на подложку p-типа проводимости относительно коллектора транзистора подаётся отрицательное запирающее напряжение –U_п.

 

1.2.9.2. Изоляция методом изолирующей коллекторной диффузии (икд)

В методе ИКД используется p-p эпитаксиальная структура со скрытым n⁺ слоем (рис. 1.38, а). Изоляция осуществляется методом разделительной диффузии донорной примеси. Получаемая n⁺ область смыкается со скрытым n⁺ cлоем (рис. 1.38, б). Эта объединённая n⁺-область является коллектором будущего транзистора, а изолированная p-область – его базой. Для того, чтобы сделать базу неоднородной и тем самым создать в ней внутреннее ускоряющее поле, в базовые слои дополнительно проводят диффузию акцепторной примеси (базовая диффузия).

Изготовление транзистора заканчивается проведением эмиттерной диффузии, вскрытием контактных окон и созданием алюминиевой металлизации (рис. 1.38, в). Для изоляции на подложку p-типа проводимости относительно коллектора транзистора подаётся отрицательное запирающее напряжение –U_п.

Метод изолирующей коллекторной диффузии позволяет сократить площадь элементов в 3…4 раза по сравнению с изоляцией обратно-смещенным p‑n-пере­ходом. Технологический процесс сокращается на 1…2 фотолитографические операции. Повышается процент выхода годных ИМС и уменьшается стоимость их изготовления.

Благодаря простоте изготовления приборов, большой плотности размещения элементов, универсальности, этот процесс получил широкое применение. Он используется для создания как аналоговых, так и цифровых ИС и БИС на одном кристалле.

Недостатки метода ИКД: из-за большой концентрации примеси в n⁺-слоях методу ИКД свойственны меньшие пробивные напряжения U_к коллекторного перехода и большие значения коллекторной емкости C_к.