Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В схеме БК-Этранзистор работает в активном режиме, на:копление неосновныхинжектированныхизэмиттераносителей(электронов)происходит в базовой области. Эффективным временем жизниэлектронов в базе является среднее, их время пролета через нее.Оно очень мало(<0,1нс) из-за малой толщины базы и ускоряющего внутреннего поля базы. Во всех других схемах :коллекторный переход смещен в прямом направлении и через него инже:ктируются дырки из базы и электроны в базу.Основное на:копление носителей (дыро:к) будет происходить вколлекторе из-за низкой концентрации доноров и большой еготолщины. В результате время жизни дыро:к в колле:кторе, которое много больше времени пролета через базу, является .большим(10 ... 1000 нс).Включение БК-Э используется в быстродействующих ИС,когда от диода требуется малое время восстановления обратногосопротивления. В других применениях часто наиболее удобнасхема Б-Э и схема без эмиттера, не требующие создания трехвыводов и имеющие минимальную площадь на :кристалле.Итак, схема БК-Э обладает минимальным временем восстановления и малым прямым напряжением, а та:кже максимальным обратным сопротивлением, но низ:ким напряжением пробоя.
Высокое И проб присуще схемам БЭ-К и Б-К, но у них великоt8 •Раздел2227 .6.2.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫПолевые транзисторы ИСПолевые транзисторы с управляющимр-п-переходом (ПТУП)и контактом Шоттки (ПТШ) хорошо вписываются в технологиюпроизводства биполярных ИС, и поэтому они часто изготавливаются совместно с биполярными транзисторами (БТ).
Однакоесли не использовать дополнительных технологических приемов при совместном изготовлении ПТ и БТ, то толщина каналабудет равна ширине базы п-р-п-транзистора(0,3 ... 1 мкм),что приводит к большому разбросу параметров ПТ и малому напряжению пробоя. Поэтому р-слой ПТ изготавливают отдельноот базового р-слоя п-р-п-БТ, получая толщину канала более1 ... 2 мкм.В этом случае проводят предварительную диффузиюр-слоя ПТ до базовой диффузии БТ.Применение указанных полевых транзисторов в ИС ограничено из-за их малого быстродействия и большой площади, занимаемой на кристалле.
Однако большое входное сопротивление ималый уровень шумов позволяют их применять во входных каскадах некоторых типов аналоговых ИС, где в остальных каскадах используются биполярные транзисторы.В силу сказанного, основное применение в интегральных схемах находят МДП-транзисторы. МДП-транзисторы ИС, как правило, изготавливаются отдельно от биполярных. МДП-транзисторы по сравнению с биполярными занимают существенно меньшую площадь на кристалле, обладают крайне большим входными выходным сопротивлениями, имеют широкий набор различных типов транзисторов на одном кристалле: со встроенными ииндуцированнымип-и р-каналами,различнымипороговыминапряжениями и т. д.
Все это позволяет разрабатывать СБИС соптимальнымипараметрами,постепени интеграциинамногопревосходящие ИС на биполярных транзисторах. Основную рольв современной микроэлектронике играют МДП-транзисторы наосновеSi02 ,которые называются МОП-транзисторами (металлокисел-полупроводник). Интегральные транзисторы не нуждаются в изоляции, поэтому их структура внешне не отличается отструктуры дискретных приборов. Подложка всегда имеет другойтип электропроводимости, чем одинаковые по тиn'у электропроводимости исток и сток, поэтощу р-п-переходы исток-подложка и сток-подложка включены встречно. При любой полярности напряжения между истоком и стоком один из р-п-переходовимеет обратное включение и обеспечивает изоляцию.,Глава7.Активные и пассивные элементы интегральных схемРис.2237.13Как показано в гл.
6, существенным фактором, влияющимна быстродействие МДП-транзисторов, .являются транзисторные емкости, емкости перекрытия. Для их уменьшения используются затворы4(рис.7.13)из поликристаллического крем-ни.я, которые формируются раньшеn!и п~ истоков И 1 и И 2 истоков С 1 и С 2 • Сформированные поликристаллические затворыиграютрольмасокприпоследующемлегированиидонорамиуказанных областей истоков и стоков. Использование поликристаллического затвора в виде маски приводит к автоматическому совмещению( «самосовмещение»)краев затвора с краямиистоков и стоков, т.
е. практически сводится к нулю перекрытие между ними, а паразитные емкости перекрытия станов.яте.яминимальными. Над затворами3формируются слоиSi0 2 (5),изолирующие затворы от соединительных проводников ИС. Вывод затворов4осуществляете.я на периферии. Для устраненияпаразитных связей между соседними транзисторами создаютсясильнолегированные акцепторами слоительными окисными участкамиСоединительные проводники1,3(р+-слои) под разделина границе с р-подложкой.имеют положительный потен2циал относительно подложки, а сама подложка соединяется сминусом источника питания ИС, чтобы р-п-переходы былисмещены в обратном направлении.
В противном случае по.являются паразитные св.язии помехи по подложке,что ухудшаетпараметры ИС, и ее работа становите.я неустойчивой.В комплементарных МОП-транзисторах на одном и том же кристалле необходимо изготовлять транзисторы с п- и р-каналамивместе (рис.7.14).Один из транзисторов должен быть размещен вспециальном кармане (на рис.7.14транзисторVTPв кармане1).Для транзистора VTP карман должен обладать электронной проводимостью. На вывод п+-области2подается плюс от источника питания, чтобы обеспечить нар-п-переходахр-канального транзис-Раздел22412.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ2Рис.7.14тора обратное смещение. Подложкар-типа подключена к минусу источника электрического питания.
КМОП-транзисторы наодной подложке могут быть изготовлены также с помощью КНС(кремний-на-сапфире) технологии. При использовании этой технологии на сапфировой подложке, которая имеет кристаллическую структуру, близкую к кремнию, создаются островки кремния с собственной проводимостью. Вследствие диффузии донорной или акцепторной примеси в одних островках формируютсясоответственноп-канальные,ав других-р-канальные транзисторы.Помимо рассмотренной структуры на кремниевой и сапфировой подложке, существуют комплементарные транзисторы, создаваемые с помощью технологии «кремний на диэлектрике»(КНД), при которой в тонких кремниевых пленках, нанесенныхна диэлектрик, формируются МОП-транзисторы.
Сапфировыеподложкиимеютвысокуюстоимость,поэтомуиспользуютсядругие диэлектрические материалы, в частности двуокись кремнияSi0 2(структуры типа «кремний-окисел-кремний»). В та-ких структурах, как и в КИС-технологии, отсутствуют карманы,а соседние транзисторы для устранения между ними паразитных связей изолированы друг dт друга диэлектрическимислоями. При этой технологии транзисторы располагаются наминимальном расстоянии друг от друга, что позволяет повыситьстепень интеграции. Влияние емкости переходов здесь такжеснижено. Кроме того, такие транзисторы обладают повышеннойрадиационной стойкостью (см. разд.6,гл.23).В рассмотренных структурах ИС элементы располагаются втонком слое у поверхности, что ограничивает рост степени интеграции, поэтому в настоящее время развиваются технологиисоздания многослойных структур, в которых транзисторы размещаются один под другим в несколько слоев (этажей).Глава7.Активные и пассивные элементы интегральных схем7.7.225Пассивные элементы ИСПолупроводниковые резисторы.
Б соответствии с технологиейизготовленияразличаютдватипаинтегральныхрезисторов:диффузионные и ионно-имплантированные (ионно-легированные). Диффузионные резисторы (ДР) изготавливают одновременно с формированием базовой или эмиттерной областей транзистора сприменением соответствующих масок. Чаще всего для резисторов используется полоска базового слоя с двумя омическимиконтактами. Длина и ширина полоскового ДР ограничены. Длинанепревышает размеровкристаллов,аширинаопределяется возможностями фотолитографии, боковой диффузией, а также· допустимым разбросом.
Типичные величины максимальногосопротивления, достижимые с помощью современной технологии, составляюттивления в20 кОм. Для увеличения максимального сопро2".3 раза (до 50".60 кОм) используют зигзагообразную конфигурацию при количестве петель, обычно меньшем илиравном трем, что определяется площадью, отводимой под ДР накристалле.При изменении температуры сопротивления резисторов, расположенных на одном кристалле, изменяются согласно, поэтому при абсолютном разбросе температурного коэффициента сопротивления (ТКС) ДР, равном О,15".О,3%/ С, ТКС для отношения0сопротивлений не превышает±0,01 % .Разброс ·значений сопротивления относительно расчетных составляет±(15".20)%,аразброс отношений сопротивлений сохраняется с существенноменьшим допуском(±3% ).Для получения больших номиналовизготавливают резисторы с меньшей площадью сечения и большим удельным сопротивлением р-слоя (пинч-резисторы), которыйделают слаболегированным.
Б этой разновидности ДР максимальное сопротивление может достигать значений200-300 кОмдаже при простейшей полосковой конфигурации. Однако разбросноминалов в пинч-резисторахдостигает50%из-за сильноговлияния изменения толщины р-слоя при Т:КС ~ О,3".О,5%/ С.0БАХ пинч-резистора подобна БАХ полевого транзистора приИ 3 =О, поскольку у пинч-резисторов п+- ир-слой соединены другс другом металлизацией.Малые значения сопротивлений(R< 100 Ом) целесообразнополучать за счет использования низкоомного эмиттерного слоя,при этом удается получать минимальные номиналы вс ТКС ~8 - 67790,01".0,02% /0С.3".5 ОмРаздел2262.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫИонно-легированные резисторы получаются ионной имплантацией примеси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
