Диссертация (СВЧ комплементарный биполярный технологический процесс с высокой степенью симметрии динамических параметров транзисторов), страница 2

1234.1.2 Конструктивные особенности................................................................................... 1244.1.3 Экспериментальные исследования ......................................................................... 1274.2 Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом .............................................. 1314.2.1 Технологические особенности .................................................................................. 1314.2.2 Конструктивные особенности................................................................................... 1354.2.3 Экспериментальные исследования .........................................................................

1374.3 Выводы ................................................................................................................................. 140ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................................ 141СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................................................. 142ПРИЛОЖЕНИЕ................................................................................................................................ 1655СПИСОК ТЕРМИНОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙБТ – биполярный транзисторБТО – быстрый термический отжигВАХ – вольт-амперные характеристикиВИМС – вторичная ионная масс-спектрометрияВВФ – внешние воздействующие факторыДШ – диод ШотткиИМС – интегральная микросхемаКБТ – комплементарные биполярные транзисторыКБТП – комплементарный биполярный технологический процессКНИ – кремний-на-изолятореМОП – металл-окисел-полупроводникОК – охранное кольцоОПЗ – область пространственного зарядаОУ – операционный усилительСАПР – система автоматизированного проектированияСВЧ МИС – сверхвысокочастотная монолитная интегральная схемаСИК – селективно-имплантированный коллекторТД – точечный дефектХОГФ – химическое осаждение из газовой фазыЭКБ –электронная компонентная базаCDL – Coupled defect level (связанные дефектные уровни)JFET – Junction-field-effect transistor (полевой транзистор с управляющим p-n переходом)TCAD – Technology computer-aided design (система приборно-технологического моделирования)TED – Transient Enhanced Diffusion (переходная ускоренная диффузия)UT – University of Texas (Техасский университет)«Тормозящее» легирование (ТЛ) – легирование, предназначенное для снижения скоростиобратной диффузии из уже сформированных слоевСамосовмещение–метод,обеспечивающийтранзисторов, за счёт уже существующихформированиеэлементовконструкции6ВВЕДЕНИЕБыстродействующие радиационно-стойкие интегральные микросхемы (ИМС) находятширокое применение в аппаратуре различного назначения.

Они применяются в измерительныхприборах, приемных и передающих устройствах связи, системах управления и обработкисигналов.Насовременномэтаперазвитиямикроэлектроникипроисходитнепрерывноеужесточение требований к интегральным схемам (расширение частотного и динамическогодиапазонов, снижение потребляемой мощности, повышение уровня стойкости к внешнимвоздействующим факторам (ВВФ), расширение функциональных возможностей). Применениекомплементарного биполярного технологического процесса (КБТП), сочетающего в себевертикальные npn- и pnp-транзисторы, позволяет реализовать эти требования для целого рядаИМС.

Например, операционные усилители (ОУ), использующие комплементарные биполярныетранзисторы (КБТ), способны сочетать в себе высокую точность, высокое быстродействие,низкий ток потребления и т.д. Расширение базиса КБТП за счёт введения в его составбыстродействующихдиодовШоттки(ДШ),малошумящихполевыхтранзисторовсуправляющим p-n переходом (JFET) позволит создавать современные ИМС с расширеннымифункциональными возможностями.Основной проблемой любого технологического процесса, сочетающего в себе большойнабор активных и пассивных элементов, является невозможность получения максимальныхзначений параметров непосредственно для каждого из элементов. Для биполярныхтранзисторов, зачастую, максимальные параметры имеет только npn-транзисторы, pnpтранзисторы выступает в роли вспомогательных элементов. В данной работе будет решатьсязадача по исследованию технологических процессов, обеспечивающих высокую симметриюдинамических параметров КБТ при выполнении требований по граничной частоте (fT > 10 ГГц)и пробивному напряжению коллектор-эмиттер (UКЭ0 > 10 В).За рубежом в направлении разработки СВЧ КБТП работает целый ряд компаний: AnalogDevices, Texas Instruments, National Semiconductor, Harris, Maxim Integrated, STMicroelectronics,Hitachi Ltd., Sony Corp., Plessey Semiconductor.

Для создания подобных технологическихпроцессов производители все чаще ориентируются на применение гетероструктур кремнийгерманий. Тем не менее, для традиционного кремния существуют большое количествопреимуществ, например, низкая стоимость изготовления за счёт отсутствия прецизионныхпроцессов формирования и контроля; отработанные технологические процессы и большойнабор моделей для их описания. Указанные причины обуславливают необходимость разработкиподобной технологии исключительно на основе кремния.7В Российской Федерации современные технологические операции (субмикроннаяфотолитография, быстрый термический отжиг (БТО), низкоэнергетическая имплантация и др.)применяются только при производстве КМОП ИМС всего на нескольких предприятияхотрасли.

Это привело к тому, что на сегодня КБТП с указанными параметрами в РФ несуществует. Существующая потребность в изделиях, изготовленных с применением подобнойтехнологии, делает задачу по разработке технологического процесса крайне актуальной.Внедрение разработанного технологического процесса способно существенно снизить затратыв сравнении с лицензированием зарубежных процессов. Использование проектных норм неменее1мкмирежимовкритическихтехнологическихопераций,обеспечиваемыхотечественными установками, позволит существенно расширить возможности реализациитехнологии на отечественных предприятиях отрасли.Существенный вклад в разработку КБТП с последующим их применением для созданияаналого-цифровых ИМС и СВЧ МИС внесли отечественные авторы: Т.М.

Агаханян,Р.Н. Виноградов,О.В. Дворников,С.В. Корнеев,Д.Л. Ксенофонтов,А.А. Лебедев,В.В. Матавкин, Ю.В. Осокин, К.О. Петросянц, Н.Н. Прокопенко, Е.М. Савченко, Ю.В. Тимкин,М.В. Хохлов и др., а также зарубежные авторы: R. Bashir, J.D.

Cressler, S. Feindt, B. Gilbert,R.A. Gosser, D. Nelson, M.C. Wilson и др.Цель работыРазработкаконструктивно-технологическихсверхвысокочастотного(fT > 10 ГГц)методовкомплементарногодлясозданиябиполярногокремниевоготехнологическогопроцесса с высокой степенью симметрии динамических параметров транзисторов (разбалансграничной частоты не более 20 %), включающего интегральные быстродействующие диодыШоттки, малошумящие полевые транзисторы с управляющим p-n переходом, предназначенногодля изготовления быстродействующих радиационно-стойких аналого-цифровых ИМС наотечественных предприятиях.Достижение указанной цели требует решения следующих задач:1. Рассмотреть основные элементы конструкции СВЧ КБТ, интегральных диодовШоттки и полевых транзисторов с управляющим p-n переходом, оказывающих существенноевлияние на оптимизируемые параметры.2.

Выработать основные методологические подходы к проектированию СВЧ КБТП сучетом точности моделей технологических процессов и экономии вычислительных мощностей.3. Определить режимы проведения технологических операций, необходимые длясоздания оптимальной конструкции и профиля распределения примеси КБТ с учетомограничений, накладываемых возможностями технологического оборудования и точностью8моделирования, и обеспечивающих высокую степень симметрии динамических параметровКБТ (разбаланс граничной частоты не более 20 %).4.

Определить основные конструктивно-технологические особенности диодов Шоттки,полевых транзисторов с управляющим p-n переходом для интеграции в исследуемый СВЧКБТП.5. Провести сопоставление результатов расчётов с характеристиками современныхКБТП.6. Сформулировать перечень основных конструктивно-технологических решений,обеспечивающих создание СВЧ КБТП с параметрами на уровне современных зарубежныханалогов.Научная новизна работы заключается в следующем:1.