Основы технологии и базовые элементы полупроводниковых ИМС

Полупроводниковые ИМС (ПП ИМС) представляют собой кристалл полупроводника прямоугольной формы, в приповерхностном слое которого сосредоточены изолированные друг от друга элементы.

Основными элементами ПП ИМС являются:

- активные элементы (транзисторы и диоды);

- пассивные элементы (резисторы, конденсаторы и др.);

- соединительные элементы (металлизированные полоски).

Активные и пассивные элементы могут быть реализованы как на биполярных, так и на МОП-транзисторах.

В ПП ИМС применяются следующие способы изоляции:

- изоляция обратно смещенными р-n переходами;

- полная диэлектрическая изоляция;

- комбинированная изоляция.

Базовым элементом ПП ИМС является планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор. Все остальные элементы ИМС изготавливаются на основе этого транзистора или формируются таким образом, чтобы технологически и структурно быть совмещенными с этим транзистором.

 

Структура планарно-эпитаксиального транзистора

 

Планарно-эпитаксиальный транзистор (как, правило, n-р-n структуры) формируется методом двойной диффузии: базовая и эмиттерная области изготавливаются путем локальной диффузии примесей в эпитаксиальный слой n-типа (коллекторную область).

Особенности структуры:

1. Рабочими (активными) областями являются горизонтальный участок ЭП и расположенная под ним часть КП.

2. В коллекторной области (около подложки р-типа) формируется n⁺ слой с высокой проводимостью.

3. Толщина базы между рабочими областями ЭП и КП очень мала (0,1…0,5мкм), что позволяет получить достаточно высокие значения коэффициентов a и b (a = 0,99… 0,995 и b = 100…200).

 

Транзистор с барьером Шоттки

 

Транзистор с барьером Шоттки представляет собой транзистор, у которого КП шунтирован диодом Шоттки. В интегральном исполнении это достигается очень просто – путем продления алюминиевого вывода Б в область К. Данный транзистор используется при создании быстродействующих ИМС.

 

Многоэмиттерный транзистор (МЭТ)

 

 

Структуру МЭТ можно рассматривать как несколько транзисторов с параллельно включенными Б и К. Количество Э в МЭТ составляет от 2 до 8. Такие транзисторы применяются в логических элементах цифровых ИМС, в частности являются основой логики ТТЛ (транзисторно-транзисторой логики).