Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 38
Текст из файла (страница 38)
БСИТ при отсутствии напряжения на затворе заперты аналогично биполярным транзисторам.СИТ и БСИТ уступают БТИ3 по быстродействию и мощностиуправления. К достоинствам СИТ следует отнести очень малоесопротивление канала в открытом состоянии-@--------11 Контрольные(0,1 ... 0,025 Ом).допросы\1-- - - - - - - -1. Каковы классификация и устройст:~ю полевых и МДП-транзисторов?2.КакпроисходитформированиеканалавполевыхиМДП-транзисторах?З.Управление характеристиками каналов в полевых и МДПтранзисторах.4.5.6.Объяснить различные ВАХ МДП-транзисторов.7.8.Параметры полевых транзисторов (ПТ).9.Разновидности ПТ и их параметры.Моделирование полевых транзисторов.ВАХ транзисторов с управляющимр-п-переходом (ПТУП)и контактом металл-полупроводник (ПТШ).Эквивалентные схемы и высокочастотные свойства полевых транзисторов.10.Силовые комбинированные транзисторы и их свойства.2РАЗДЕЛИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫГлава7АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ7 .1.
ОбщиеМикроэлекrронинавопросы. Термины и определения-это раздел электроники, включающий создание и принципы применения качественно нового типа электронных приборов, называемых интегральными микросхемами (схемами).Характерной особенностью микроэлектроники является единство физических, конструктивно-технологических и схемотехнических аспектов.Микроэлектроника является естественным этапом развитияэлектроники,характеризующимся непрерывным усложнениемфункций, выполняемых электронной аnпаратурой, а также требованиями обеспечения электронными приборами высокой надежности, малых габаритов, массы, малой потребляемой мощности и т.
д.Интегральная микросхема (интегральная схема-ИС) как электронный прибор является совокупностью большого количестватаких взаимосвязанных компонентов, как транзисторы, диоды,конденсаторы, резисторы и т. д., изготовленных одновременнов едином технологическом ци:кле на единой подлож:ке. ИС выполняет определенную функцию преобразования информации.Раздел2062.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫВыполняемые ИС функции я:вл.яютс.я существенно более сложными по сравнению с функциями отдельных компонентов (транзисторов, диодов и т. д.), которые называются элементами ИС.
Элементы ИС по своим характеристикам и параметрам отличаются отдискретных приборов и компонентов.Для изготовления интегральных схем используются групповой метод производства, планарная технология и заключительная операция-корпусирование. Основные технологические методы и приемы, используемые в микроэлектронике,включаютследующие операции: подготовительный технологический этап,эпитаксию, термическое окисление, легирование, травление, технику масок, нанесение тонких пленок, металлизацию и сборочные операции. Большинство из перечисленных технологическихэтапов (операций) кратко описаны в гл.3 (п. 3.1.3).Групповой метод производства состоит в том, что на одной полупроводниковой пластине одновременно изготавливается большое количество ИС (иногда одновременно могут обрабатыватьсядесятки таких пластин).
После проведения: большинства из указанных выше операций пластина разрезается на отдельные кристаллы (чипы), каждый из которых является ИС.При планарной технологии все элементы и их составляющие создаются в ИС через плоскость (поверхность).Корnусирование как финальная операция изготовления ИС заключаете.я в размещении ИС в корпусе с присоединением контактных площадок к выводам ИС.Все интегральные схемы можно разделить на четыре типа:полупроводниковые, пленочные, гибридные и совмещенные.В настоящее время различают следующие полупроводниковыеИС: биполярные, МДП (МОП-металл-окисел-полупроводник) и БИМОП.
В БИМОП интегральных схемах комбинируются биполярные и МОП ИС.В полупроводниковой ИС все элементы изготавливаются вприповерхностном слое полупроводниковой подложки.В пленочных ИС элементы формируются в виде разного родапленок, нанесенных на поверхность диэлектрической подложки. Различают тонкопленочные ИС (толщина пленок..;;;и толстолленочные ИС (толщина пленок1 ...
2 мкм);;;.10 ... 20 мкм).В гибридных ИС комбинируются пленочные пассивные элементы и дискретные активные элементы (транзисторы, диоды),смонтированные на одной общей диэлектрической подложке.В совмещенных ИС активные элементы изготовлены в полупро-Глава7. Активныеи пассивные элементы интегральных схем207водниковом кристалле, а пассивные нанесены в виде пленок наповерхн.ость кристалла, которая предварительно изолирована.Характерной особенностью полупроводниковых ИС является отсутствие катушек индуктивности и трансформаторов. Кроме того, элементы биполярной ИС необходимо изолировать другот друга, чтобы исключить их взаимодействие.
Размеры кристаллов полупроводниковых ИС достигают20 х 20 мм.Функциональная сложность ИС характеризуется степеньюинтеграции, которая определяется количеством элементов(N)накристалле. По степени интеграции различают следующие видыИС:N < 100 - интегральная схема;100 < N < 1000 - ИС средней степени1000 < N < 105 - большая ИС (БИС);N > 105 - сверхбольшая ИС (СБИС).интеграции (СИС);Другим· показателем сложности ИС является плотность упаковки-количествоэлементовна единицу площади кристалла. Этот показатель в настоящее время приблизительно равен1000 элементов на мм 2 •Подчеркнем особенности ИС как нового типа электронныхприборов.Подобно дискретным приборам ИС представляет собой единую конструкцию, выполняет определенную функцию, удовлетворяет определенным требованиям при испытаниях и эксплуатации, поэтому ИС является специфическим типом электронных приборов.Главной особенностью ИС как электронного прибора являетсясамостоятельное выполнение законченных сложных функций вотличие от других электронных приборов (транзисторов, диодов,электронных ламп, за исключением электровакуумных приборов СВЧ-диапазона и т.
д.), требующих наличия многих разнородных компонентов для выполнения аналогичных функций.ВИС повышение функциональной сложности не ухудшает, ачасто улучшает основные эксплуатационные показатели (надежность, стоимость, срок службы и т. д.). Количество технологических операций по изготовлению ИС не сильно превышает числоопераций при изготовлении отдельного транзистора,поэтомустоимость одного элемента ИС в сотни и тысячи раз меньше посравнению со стоимостью дискретного компонента. Помимо этого, повышение надежности достигается отсутствием в ИС паяныхи сварных соединений, присущих дискретным приборам.Раздел2082.ИНТ~ГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫЕще одной характерной особенностью ИС является предпочтительное использование, в отличие от дискретной техники, активных элементов, а не пассивных.
ВИС задается не стоимостьэлемента, а схемы в целом, поэтому на кристалле размещаетсяпо возможности как можно большее число элементов с минимальной площадью. В ИС транзисторы и диоды имеют меньшую площадь по сравнению с пассивными элементами.Поскольку в ИС отдельные элементы располагаются на оченьмалом расстоянии друг от друга (доли или единицы мкм), то различие электрофизических характеристик материала крайне незначительно, что определяет малый разброс параметров у смежных элементов, т. е. их параметры взаимосвязаны. Эта взаимосвязь не наруmается при изменении температуры, что повышаеттемпературную стабильность ИС.7 .2. Электрическаяизоляцияэлементов полупроводниковых ИСМонолитная интегральная схема представляет собой небольшой кристалл полупроводника, чаще всего кремния, на котором размещается множество транзисторов и других элементов,которые необходимо изолировать друг от друга.
Наиболее распространенной является изоляция р-п-переходами. Примертакой изоляции представлен на рис.7 .1,где показана структура п+-р-п+-транзистора в составе ИС, изолированного от соседних элементов р-п-переходом. Транзистор п-р-п-типа создан в эпитаксиальном п-слое, который, в свою очередь, сформирован на подложке р-кремния.
Особенности такого п+ -рп+-транзистора со скрытым п+-слоем будут описаны в следующем параграфе. Изолирующий р-п-переход создается путемдиффузии акцепторов на глубину эпитаксиального слоя. В результате весь эпитаксиальный слой разбивается на отдельныеп-области, изолированные посредством р-областей. Для надежной изоляции необходимо, чтобыр-п-переход между диффузионным р-слоем и п-эпитаксиальным слоем был смещен в обратном направлении. Однако эта изоляция не идеальна, так какмежду изолированными п-областя:ми ир-подложкой существуетток утечки ~1 нА/мм 2(при Т =300 К)и паразитная барьерн:аяемкость изолирующего р-п-перехода.
Эта емкость (Сбар) зависитот уровней легирования: соответствующих областей и от напря-Глава7.Активные и пассивные элементы интегральных схемРис.7.1женил смещения (приРис.2097.2U 06P = 10 В, С 6 ар""' 100 пФ/мм 2 ). Типичноезначение емкости Сбар составляет величину порядка lпФ.Весьма эффективный способ повышения плотности упаковки ИС состоит в том, чтобы взамен разделительной р+-диффузии использовать коллекгорную изолирующую диффузию (рис.7 .2).В этом случае нар-подложке создается скрытый диффузионныйп+-слой,поверх которого осаждается тонкий(""' 2 мкм)слойр-типа.
После этого проводится п+-диффузия, глубина которойвыбирается таким образом, чтобы верхняя п+-область слилась снижней, образовавшейся в результате обратной диффузии примеси из подложки. Верхняя п+-область, контактирующая с выводом коллектора, обеспечивает не только изоляцию транзисторных структур, но и создает глубокую приконтактную область,уменьшающую последовательное объемное сопротивление коллектора,(см. п.что7.3).улучшаетпараметрыинтегральноготранзистораИзоляция транзисторов друг от друга осуществляется с помощью обратносмещенных р-п-переходов, образованныхдиффузионной п+-областью и эпитаксиальным р-слоем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
