Отзыв официального оппонента Петросянц К.О. (СВЧ комплементарный биполярный технологический процесс с высокой степенью симметрии динамических параметров транзисторов)

Отзыв официального оппонента на диссертационную работу Дроздова Дмитрия Геннадьевнча «СВЧ комплементарный биполярный технологический процесс с высокой степенью симметрии динамических параметров транзисторов», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.01 — «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах» Современная биполярная технология, основу которой составляют комплементарные прп/рпр транзисторы, используется для создания широкого класса аналоговых и аналого-цифровых ИС различного назначения: операционных усилителей, компараторов, источников вторичного питания, стабилизаторов и др. Потребность в микросхемах, изготовленных по данной технологии, чрезвычайно высока.

Одной из основных причин, сдерживающих прогресс в работах по созданию микросхем с улучшенными показателями, является существенное отставание параметров рпр транзисторов от высокого уровня, достигнутого для прп приборов. В этой связи, диссертация Дроздова Д.Г, посвященная разработке тех. процесса изготовления ИС на основе комплементарных прп/рпр транзисторов с высокой идентичностью параметров, повышенными значениями предельных частот усиления и рабочих напряжений, является актуальной, своевременной и имеет важное научное и практическое значение. К основным на чным ез льтатам диссертации следует отнести: 1.

новый вариант технологии, встроенный в базовый КБ технологический процесс, который обеспечивает для прп и рпр транзисторов высокие значения граничной частоты единичного усиления /'. более 10 ГГц при малых различиях по их величине (не более 20 '.4), и одновременное выполнение высоких требований по значениям пробивных напряжений 1.1кэпроь> 10 В; 2. расширенный элементный базис ИС за счет интеграции в него ЖГЕТ транзисторов и диодов Шоттки с улучшенными параметрами (по сравнению со стандартным вариантом); 3. оригинальные конструктивно-технологические решения на уровне отдельных микроциклов: - создание градиентного профиля легирования коллектора рпр транзистора для.повышения граничной частоты 6; -дополнительное «тормозящее» легирование для ограничения обратной диффузии примеси из скрытого слоя коллектора; - конструкция интегрального диода Шоттки с охранными кольцами р-типа, позволяющие создавать структуры прп, рпр и 1ГЕТ транзисторов с высокими значениями граничной частоты ~ти показателя качества~т ~1)кэпров,.

4. методика приборно-технологического (ТСАВ) проектирования элементного базиса биполярных ИС на комплементарных транзисторах с высокой степенью идентичности динамических параметров, включающая следующие этапы: е настройку и калибровку моделей основных операций тех.

процесса, формирующих структуру и/и компонентов; е отработку проектных процедур создания приборов каждого типа (прп БТ, рпр БТ, УЕЕТ, ДШ) с требуемым набором электрических параметров; е объединение отдельных процедур в единый проект, реализующий технологический маршрут изготовления компонентов ИС на одной пластине. П актическая значимость работы состоит в следующем: 1. разработанная автором модификация КБ тех процесса с высокой степенью идентичности параметров прп- и рпр-транзисторов использована при изготовлении целого ряда аналоговых и аналого-цифровых микросхем, выпускаемых отечественными предприятиями серийно; 2. предложенные в диссертации конструктивно-технологические решения позволяют изготавливать БТ и 1ГЕТ с повышенными значениями предельной частоты ~~ > 10 ГГц и показателем качества бх11кэпров > 120 ГГц В„ 3.

предложенная в диссертации методика ТСАВ моделирования биполярных компонентов (прп БТ, рпр БТ, 1ГЕТ) имеет самостоятельное значение и может быть рекомендована для проектирования биполярных аналоговых и аналого-цифровых ИС различного назначения. Анализ со е жания иссе та ии Во введении сформулированы актуальность темы, цель н задачи исследования, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту, результаты апробации работы.

Направленность работы Дроздова Д,Г. на разработку технологического процесса с учетом возможностей отечественной промышленности„а также на расширение элементного базиса следует признать правильной, нацеленной на создание отечественных ИМС, в том числе многофункциональных, что отражает основные тенденции в создании ЭКБ для систем связи, радиолокации, радионавигации и других применений.

В пе вой главе проводится анализ литературы, посвященной существующим комплементарным биполярным технологическим процессам, элементам конструкции СВЧ биполярных транзисторов, диодов Шоттки и полевых транзисторов с управляющим р-и переходом. В результате анализа определена технологическая последовательность, а также основные конструктивные элементы транзисторов, оптимизация которых позволит решить задачу разработки процесса с высокой степенью идентичности динамических параметров при обеспечении 13кэпроь > 10 В. Во вто ой главе представлена последовательность разработки методологии проектирования СВЧ комплементарных биполярных технологических процессов, пригодная для решения инженерных задач. Особенностью методологии является направленность на использование аналитических моделей технологических процессов с ограничениями к режимам, определяемыми возможностями оборудования большинства отечественных предприятий отрасли.

Для конструкций комплементарных биполярных транзисторов, выбранных по результатам аналитического обзора, были определены критерии выбора расчетной сетки, как для моделирования технологических процессов, так и для расчета электро-физических характеристик. На основе сопоставления с экспериментальными и литературными данными проведены исследования технологических моделей имплантации, отжига, окисления, а также их калибровка. На основе разработанной методики оценки качества моделей технологических процессов были выбраны модели и таблицы параметров, определены коэффициенты моделей, что позволило считать точность проектирования технологических процессов достаточной для решения поставленных задач.

Также в главе представлен выбор моделей расчета электро-физических характеристик элементов технологического процесса, адекватность которого подтверждается результатами расчетов элементов высоковольтного комплементарного биполярного технологического процесса и мощных СВЧ биполярных транзисторов. В т етьей главе приведены результаты оптимизации конструкции ком плементарных биполярных транзисторов, обеспечивающих высокую степень идентичности динамических параметров транзисторов. Для достижения поставленной цели последовательно рассматривались все конструктивные элементы транзисторов: система скрытых слоев, боковая щелевая изоляция, слаболегированный и глубокий коллекторы, пассивная и активная база, диэлектрические спейсеры, поликремниевый эмиттер. Для всех отмеченных элементов конструкции определены возможности по улучшению„ что в результате позволило сформулировать основные положения диссертационной работы.

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных подтверждает высокую проработанность полученных конструктивно- технологических решений. В перспективе представленные решения позволят перейти к использованию полной диэлектрической изоляции, что повысит стойкость к воздействию специальных внешних воздействующих факторов. Также представленные решения могут быть использованы для разработки кремний-германиевого комплементарного биполярного технологического процесса. В четве той главе представлены результаты разработки конструктивно- технологических решений по оптимизации диодов Шоттки и полевых транзисторов с управляющим р-п переходом при их интеграции в исследуемый технологический процесс.

Для интеграции диодов Шоттки в технологический процесс и обеспечения высоких динамических характеристик исследовались топология диодов Шоттки, режимы формирования охранных колец и межэлектродной изоляции. В результате при обеспечении высокого значения напряжения пробоя Ц~ров > 15 В получено значение частоты среза более 260 ГГц.

Для повышения симметрии значений напряжения отсечки интегрированных в процесс комплементарных полевых транзисторов с управляющим р-п переходом рассматривались различные методы управления обратной диффузией из скрытых слоев. В результате было показано, что применение дополнительного «тормозящего» легирования позволяет обеспечить высокую степень симметрии как напряжения отсечки, так и пробивного напряжения сток-исток. В п иложении приведена таблица с параметрами элементов разработанного технологического процесса. Недостатки: 1.

эффективность предложенных конструктивно-технологических решений не проиллюстрирована на примерах улучшения параметров конкретных ИС; 2. материал главы 3 посвящен в основном рпр транзистору, а проблемы прп транзистора отведены на второй план; 3. в работе не представлена информация, посвященная радиационной стойкости исследуемых интегральных элементов.