Диоды имс
В полупроводниковых ИМС в качестве диодов используют структуры биполярных транзисторов.
В зависимости от требований, предъявляемых к диоду в ИМС, выбирается та или иная
транзисторная структура.
Рис.9.12 Диоды ИМС на структурах транзисторов
При включении транзистора ни схемам (a) и (г) используется переход эмиттер-база. При таком включении носители зарядов накапливаются в базе. Т.к толщина базы очень мала (менее ед./доли мкм), процесс разряда емкости р-n перехода будет быстрым, что позволяет получить наибольшее быстродействие.
В этих же схемах диоды имеют наименьшее значение обратного тока, т.к. в них используется только (эмиттерный переход,) площадь и ширина которого наименьшие.
Диод, соответствующий схема (в) имеет наибольшее значение обратного тока, т.к. в этом случае оба перехода включены параллельно. Емкость такого диода увеличивается, быстродействие снижается.
В качестве диодов общего назначения используют коллекторно-базовый р-n переход - схемы (б) и (д). При таком включении диоды имеют наибольшие значения допустимых обратных напряжений.
Транзисторы ИМС
Для полупроводниковых ИМС транзисторы являются основными и наиболее сложными компонентами.
В современной интегральной полупроводниковой технике используются транзисторы двух типов - биполярные и полевые (МДП-транзисторы).
Транзисторы ИМС изготавливаются 2-мя методами:
- методом планарно-диффузионной технологии;
- методом эпитаксиально-планарной технологии.
Метод планарно-диффузионной технологии
Рис.9.13 Планарно-диффузионная технология производства биполярного транзистора
(a) - в качестве исходной структуры берется пластина кремния, например, р -типа, на которую наносится защитный слой SiO2 ;
(б) - через незащищенные участки производится диффузия донорной примеси n-типа. В результате диффузии образуются изолированные n-слои - коллекторные области транзисторов.
(в) - повторная диффузия акцепторной примеси с целью получения базовых областей ;
(г) - третья диффузия приводит к образованию эмиттеров.
После этого осуществляют омический контакт с областями коллектора, базы и эмиттера и создают контактные площадки, к которым впоследствии можно присоединить внешние выводы.
Недостаток: p-n-переход не имеет четкой границы. Это объясняется тем, что диффузия идет с поверхности материала. В связи с этим примесь в исходном материале распределяется неоднородно: на поверхности атомов примеси больше, а в глубине меньше. Нечеткость p-n-перехода существенно влияет на качество и свойства компонентов схемы.
Метод эпитаксиально-планарной технологии
(из книги Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники)
Биполярный транзистор ИМС
На подложку р-типа наращивается тонкий слой кремния n-типа.
В результате получается эпитаксиальная пленка n толщиной порядка 10-20 мкм. В эту пленку методом диффузии вводят акцепторную p примесь. Распределение примеси в такой тонкой пленке почти одинаково. Это позволяет получить очень четкий р-n переход.
Далее создаются методом локальной диффузии (поочередно) эмиттер и база
Рис.9.14 Эпитаксиально - планарная технология производства биполярного транзистора
(а) – подложка с эпитаксиальным слоем и окисной пленкой для изолирующей диффузии;
(б) – изолирующая диффузия;
(в) – диффузия базы и эмиттера с последующей металлизацией.
МОП – транзистор ИМС
(+) простота по сравнению с БТ, т. к необходима лишь одна диффузия (образование n областей истока и стока).
Рис.9.15 Эпитаксиально - планарная технология производства полевого транзистора
Body –> подложка (русск);
Sourse –> исток (русск);
Gate –> затвор (русск);
Drain –> сток (русск).