8. Формирование металлизации (рис.4.9):

Шаблон

Ме

Б Э n+ К

p+

n+

p

Рис.4.9. Формирование металлизации: шаблон и структура

1)удаление SiO2;

2)металлизация (Ti, Pt, Au)-контактов к базе, эмиттеру, коллектору и межсоединений;

3)нанесение фоторезиста;

4)фотолитография;

5)травление.

9. Защита ИС: пассивация - формирование толстого защитного окисла на поверхности кристалла. Пассивирующим окислом закрывается весь кристалл, кроме окон к контактным площадкам ИС.

4.3. Эквивалентная модель интегрального n–p–n биполярного транзистора

Для моделирования поведения транзистора используется эквивалентная модель Эберса - Молла (рис.4.10). Для интегрального транзистора она аналогична модели дискретного транзистора. Модель учитывает, что в структуре, кроме основного n–p–n- транзистора, имеется паразитный p–n–p-транзистор.

Диоды моделируют свойства эмиттерного, коллекторного и подложечного p–n-переходов:

56

IЭД = IЭД 0 (exp UБЭ′ −1); mϕТ

IКД = IКД 0 (exp UБК′ −1); mϕТ

IПД = IПД 0 (exp UКП′ −1) . mϕТ

Рис.4.10. Биполярный транзистор n–p–n-типа: а - условное обозначение; б - структура; в - модель Эберса - Молла

Положительными считаются токи IЭД , IКД , IПД , соответствую-

щие прямым включениям переходов; IЭД 0 , IКД 0 , IПД 0 - тепловые токи, соответствующие обратным включениям переходов. Положительные направления токов на внешних выводах соответ-

ствуют активному режиму работы транзистора; UБЭ′ ,UБК′ ,UКП′ - напряжения на переходах; они положительны, если переход открыт (включен в прямом направлении); m = 1 ÷ 2 - безразмерный коэффициент, учитывающий неидеальность перехода.

57

Генераторы тока учитывают передачу тока через p–n-переход в результате взаимодействия областей транзистора соответственно:

стора, работающего в нормальном активном режиме (НАР) при

включении с ОБ (bN - коэффициент передачи по току транзистора, работающего в НАР при включении с ОЭ),

aI - коэффициент передачи по току транзистора, рабо-

тающего в инверсном режиме (ИР) при включении с ОБ (bI - коэффициент передачи по току транзистора, работающего в ИР при

включении с ОЭ); aП - нормальный коэффициент передачи пара-

зитного p–n–p-транзистора; aП I - инверсный коэффициент передачи паразитного p–n–p-транзистора; rЭ, rБ, rК, rП - объемные сопротивления полупроводниковых областей эмиттера, базы, коллектора и подложки, учитывающие потери напряжения.

В модели при анализе работы транзистора в импульсном режиме учитываются емкости переходов, которые имеют барьерную и диффузионную составляющие:

С = СБАР + СДИФ ;

СБАР, СДИФ зависят от напряжений на переходах UБЭ′ , UБК′ , UКП′ , поэтому в модели определяют начальные значения при нулевых

напряжениях.

Для повышения точности модели используют различные аппроксимации зависимостей СБАР(U), СДИФ(U).

Барьерные емкости p–n-переходов, связанные с неподвижными зарядами ионизированных атомов в области пространственного заряда, аппроксимируются выражением

58

- удельная емкость при нулевом напряжении на переходе; m = 1/2 или 1/3 соответственно для резкого и плавного

p–n-переходов; A - площадь перехода; U pn - напряжение, прило-

женное к p–n-переходу; jК - контактная разность потенциалов; NA - концентрация акцепторов; ND - концентрация доноров; ni - собственная концентрация полупроводника.

При этом СБАР(0) в зависимости от типа перехода определяется следующим образом:

N′ = grad N .

Диффузионные емкости p–n-переходов связаны с подвижными зарядами неосновных носителей, инжектированных открытым переходом в соседнюю область транзистора:

Сравнение выражений для СБАР и СДИФ показывает, что для прямых смещений p–n-перехода экспоненциальная зависимость СДИФ

от напряжения значительно опережает степенную зависимость

59