Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Подложка .р ится ди зия афическую ориентацию НОО). Далее проводится, ффу ю о . " + эмиттера затвора и омане для формирования областей и -типа кого контакта коллектора. иант изготовления ми- Э т конструктивно-технологический вариант наготове к осхемы позволяет полностью совместить техн . ологические опеоа- б. ей обоих типов транзисторов, но требует введения допо.
ополнительных операций фотолитографии и трав. Обеспечить более точную регулировку концен р ц ° р ' ~т а ии леги ующей примеси имеси в канале, а следовательно р и нап яжения отсечки, по п мо ью ионнос авненню с,иффу " ., п ', фф зионной технологией, можно с по щ т го легирования, Применение и р , П е ионного легнрования позволяе влять мик осхемы, содержагц е жагцие на одном кристалле высоко- т ы и высококачественные по |екачественные биполярные транзисторы 4й В ией очно согласованными параметрами.
труктура, соде жащая такие транзисторы, пр д ° . р е ставлена на рис. р одна ионно-легированная область обр у аз .ет канал р-типа между нно-леги ованная область ообластями истока и стока, вторая ион - р разует затворную область над этим каналом. Такая технология включает операц ии диффузии базы, истока и акже эмиттера и омических контактов . ° р коллекто а и затвостока, а таки емы готовая пласти- .
Н ° едующих этапах изготовления микросх . на с диффузионными областями дополняется областями канала и технологии изготавливаются описанные в б олярный транзистор — ПТУП Различие между структурой ипо. и ст .ктурон на основе о ы б чной планарно-эпитаксиальной технолоналичии сформированного ионным легировани ием гии заключается в наличии сформир ово пикового мате- канала, заг. у . аглубленного под поверхность полупровод 7 а и стока. В процессе риала в пр промежутке между' областями истока 14! К6ЭЭЭИЗгС и' и' Р' Р и и' и п' Р' Р' и и.
и- Рнс 4. )О. Структура. содержащая бнполярный транэнстор и полевой транзнстор с управляющим и-п переходом с конно-легнроаанным каналом (!) и конно.легнроаанным верхним упрааляющнм затвором (2) Рнс 4.! ! Биполярно. полевая структура с днэлектрнческой изоляцией элемснтоа, обеспечнаающая аьюокнй коэффициент уснлення: ! — но о. сыр ванна б. база ранзнстара, ! — золнруюиттй окнсе. р н кн. 3— то тра ютора (42 изготовления этой структуры одна операция ионного легирования обеспечивает формирование канала р-типа между истоковым и стоковым контактами, которые представляют собой стандартные диффузионные области р-типа, формируемые одновременно с диффузией базы в биполярных транзисторах.
С помощью второго ионного легирования формируется затворная область п-типа, закрываюуцая сверху область канала. Напряжение отсечки полевого транзистора с управляющим р-а переходом пропорционально суммарному количеству легирующей примеси, имеющемуся в его канале. При использовании диффузионной технологии напряжение от- 4 сечки полевых транзисторов контролируется очень плохо и получить два полевых транзистора с согласованными напряжениями отсечки почти невозможно. При переходе на формирование канала с помощью ионного легирования появляется возможность практически точно задать количество ионов примеси, необходимое для получения канала с заданными свойствами.
В результате становится вполне реальным управлять абсолютными значениями напряжений отсечки и получить ПТУП с точно согласованными параметрами. В то же время формирование нонно-легированных каналов с малымн прнмеснымн концентрациями позволяет получить не только, небольшис по абсолютному значению напряжения отсечки, но и высокие пробивные напряжения полевых транзисторов. В рассмотренных выше вариантах структур биполярный транзистор — — ПТУП особое внимание уделено обеспечению малых значений напряжения отсечки полевых транзисторов.
Однако при использовании этих структур в ОУ следует учитывать и необходимость обеспечения высоких электрических характеристик биполярных транзисторов, в частности, статического коэффициента передачи тока В. Для этих целей разработана структура биполярного транзистора с большим коэффициентом передачи тока, в которой область (( бэ и с 3 К 6 Э 3 уу Г Рнс. 4.)3. Ьнполярно-полеаая структура, содержащая ПТУП с вертикальным каналом л-тнпа: ! — обла ть «.
а ПТУП; У вЂ” р+.облас ь ватно, ра; 5 — рнт й лой; й — нзолнруююан р .об. ласть; 5 — рт-область наес аной базн; б— р -облас ак наной база Рнс. 4 !2. Бнполярно-полеаая структура с нзоляцней элементов и-и переходами Н и-канальным полеаым транзистором: тра з с ор, у- бн т нзол рую~ йа.*фнфузки тора )43 активнои базы имеет низкую концентрацию легирующей примеси (й)=2...4Х10'б см '). Такой уровень легирования базы при ее майой толщине, обусловленной необходимостью обеспечения высокой граничной частоты и коэффициента передачи тока, достигается в данной структуре сочетанием ионной имплантации и диффузии. Биполярно-полевая структура с диэлектрической изоляцией э лементов, содержащая биполярный транзистор с большим В, е изо ражен ображена на рис.
4.11. Технологическая последовательность е изготовления следующая; диффузия р -областеуй, длительная диффузия для образования р-канала, ионное легирование и кратковреме иная диффузия р-области для образования базы биполярного транзистора, диффузия и -областей для образования эмиттер а биполярного и затвора полевого транзисторов.
При изготовлении биполярно-полевой каскодной схемы (см. рис. 4,5) необходимо создание на одном кристалле биполярного и-р-л- и полевого с и-каиалом транзисторов (рис, 4.12). В той структуре полевой транзистор имеет кольцевую геометрию, э а область канала полевого транзистора изолирована от коллектор а биполярного транзистора диффузионными р-и переходами. Нижним затвором служит подложка, Для создания верхнего затвора проводится предварительная диффузия примеси бора с высокой поверхностной концентрацией и длительный диффузионный отжиг для заглубления р+-области затвора. Затем проводится диффузия бора с меныцсй поверхностной концентрацией и менее длительным временем для формирования базы биполярного транзистора.
В результате более высокой концентрации и более длительной диффузии бор в полевом транзисторе диффунднрует глубже, чем в биполярном. Области и+-типа эмиттера и омического контакта коллектора биполярного транзистора, стока и истока полевого транзистора образуются одновременно диффузией фосфора. Структура, в которой интегрированы малошумящий высокочастотньш и-канальный полевой и биполярный п-р-п-транзисторы, изображена на рис. 4.13.
Она отличается от приведенных выше тем, что содержит не горизонтальный, а вертикальный полевой транзистор. Важным преимуществом последнего является возможность формирования очень короткого канала и, тем самым, достижени высокого быстродействия. + При изготовлении этой структуры одновременно формирую и -области эмиттера, контакта к коллектору, стока и истока р -область затвора может формироваться или при диффузии актив ной базы р-типа, или, что более эффективно, при создании заглуб ленной области р+-типа пассивной базы биполярного транзистора В целях повышения воспроизводимости параметров структур диффузия может быть заменена ионной имплантацией. Вертикальный полевой транзистор при площади истока, равно 250 мкм', имеет предельную частоту усиления 7 ГГц, напряжение отсечки 2 В, напряжение пробоя исток — затвор !О В.
Следует' отметить, что область истока с целью осуществления контакта выполняется шире канала и поэтому перекрывает диффузионные области затвора. Недостатками такой конструкции полевого транзистора, обус-' ловленными перекрытием затвором области истока, является повышенная емкость затвор — исток и малое напряжение пробоя. Перекрытие может быть исключено с помощью техники самосовмещения, но это требует дополнительных технологических операций. Трудность изготовления на одном кристал,те биполярного и поле-' вого с вертикальным каналом транзисторов заключается в выборе оптимального значения сопротивления эпитаксиального слоя, определяющего сопротивление канала и коллектора. 4.4.
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРИРОВАННЫЕ БИПОЛЯРНО-ПОЛЕВЫЕ СТРУКТУРЫ. ИНЖЕКЦИОННО-ПОЛЕВАЯ ЛОГИКА Функционально-интегрированная структура, содержащая биполярный р-и-р-транзистор )тТ»г и полевой транзистор с управляющим р-и переходом )»ТВ, показана на рис. 4.14. В ней совмегцены коллекторная область биполярного р-и-транзистора с затворной областью и и-канального полевого транзистора, а также базовая область р-и-р-транзистора с истоковой областью полевого транзистора. Эта структура является основой нового схемотехнического базиса логических элементов, использующего явление инжекции основных носителей заряда и полевой эффект и названного инжекционнополевой логикой, выполняет функции инвертора и содержит полевой транзистор в качестве переключательного элемента, а в качестве нагрузочного элемента (генератора тока) — биполярный транзистор. Затвор полевого транзистора служит входом (рис.
4.14 а, б, в), а сток — выходом миаертора. )44 — с.дкВьиад Влад йб Вьиад Влад аут )тг Вьиад Влад 67 д) а) Рнс. 4.)4. Структура (и), топология (б) н эквивалентная электрическая схема (а) ннжекцнонно-полевого ннвертора Инжскцнонно-полевой элемент работает следующнм образом. Подключенне базы н эчнттера р-п-р-транзнстора соответственно к земле н к плюсовым электродам цепи пнтання прн подаче на последние напрнження, равного напряжению открывання эмнттерного р-и перехода (0,3...0,6 В), обеспечнвает протекание тока п|юання между эмнттером н на|лектором р-и-р-транзнстора.
Прн этом р-п-р-транзнстор нключен по схеме с общей базой н является генератором постоянного тока, величина которого практически не завнснт от напряжения на его коллекторе. Ток витания представляет собой ток неосновных носителей заряда, перемещающихся в базовой обласгн р-п-р-~ран»к«тора, являющейся одновременно не»оковой облас~ью нолевого транзнстора Неосновные носители заряда собираются (коллекткруются) р-п переходом затвор — исток Полевой транзистор в ИПЛ-ннверторе работает в режиме, не характерном для работы цолевых транзисторов в траднцнонных схемах (сч. $ 4.2). Прн нулевом потенцнале на входе ннвертора (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
