Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 58

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 58)

На нажяюю грань пластинки наносят слой олова (иоторое дает омичесипй ионтаит с герыанием л типа) и я этому слою припаивают второй внешний вывод. Четная граница, образующаяся между жидким раствором !пбе и исходной пластинкой в период нагрева ', сохраняется после затвердевания. Поэтому сплавной метод обеспечивает голученне с т у и е н ч а т ы х р-л переходов.

Удельное сопротивление реиристаллизованного слоя оказывается очень малым (примерна 0,СО! — 0,0! Ом - см), и ов играет роль эмиттера по отношению и гораздо более высоиаомной исходной пластииие — базе. Пря изготовлении щшаииых траизисшрав тиблюиу аицшлараага материала иаиладывают на обе поверхности л-пластинии (с помощью специальной хассеты). Размер иоллекгориой таблетки несиольио больше, чем эмиттерной. В результа е после термической обработки получается структура, показанная на рис. 4-5. Мезатехнологня.

Название этого технологического метода связано со специфической формой днодных ялн транзисторных структур которая получается на одном нз последних этапов групповой обра6зткн пластины перед ее разрезанием на отдельные прибоРы з Четкость гранины обусловлена сравнительно ннэиой температурой Расплава !цбе, при нагорай дифйузпи индия в смежный слой л-германия праитически не провсходит (пз-за малого значения !), си. сноску на с. 255). рисунок отверстий.

Например, через 1-ю маску осслцестваяетгп днффузня базовых слоев Р-типа, через 2-ю маску — днффузня эмяттерных слоев л-тнпа н т. п. Естественно, по отверстия в разных масках должны быть весьма точно согласованы, а прн наложеннн очередной маски должно быть обеспечено солжем!ение ее отверстий с рисунком, полученным в результате предыдутцего процесса. у, именно, после избирательного травления структуры имеют форму конических выступов — «столнков», которые и называют мезамиа (рис.

4-51). Рассмотрим цикл мезатехнологии на примере германиевого транзистора. За основу берут пластину р-типа и путем диффузии из газовой среды получают общий базовый слой и-типа толщиной 2 — 3 мкм (см, рис. 4-47„в). На одной из поверхностей пластины диффузионный слой стравливают, с тем чтобы в дальнейшем осуществить здесь омический контакт коллектора, а оставшийся диффузионный слой подвергают дальнейшей обработке, которая состоит в следующем.

Пластину накрывают «маской> — тонкой биметаллической пластинкой, в которой имеются прорези на тех местах, где в будущем а) Рис. 4-51. Структура мезатранвистора. а — отдельные траивистор; б — партии меватранвнсторон Ко равреваина пластины. должны получиться эмиттеры (эти прорези имеют размеры 25 х К 100 мкм и число их достигает 100 — 200 на 1 смк площади). Пластину полупроводника, накрытую маской, помещают в вакуумную камеру и распыляют в ней (путем нагрева) алюминий. Сквозь прорези маски алюминий осаждается на базовом п-слое, образуя узкие полоски. Смещая ту же маску на 10 — 20 мкм и распыляя сплав сурьмы с золотом, получают полоски сплава рядом с полосками алюминия.

Пластину с нанесенными полосками нагревают, с тем чтобы материал полосок сплавился с и-слоем; в результате под алюмингев11ми полосками получаются тонкие (десятые доли микрона) слои эмиттеров Р-типа, а год сурьмяно-золотыми полосками — омнческие контакты баз. Накладывают новую маску с круглыми или прямоугольными отверстиями (размером 150 — 200 мкм). Эту мгску располагают тан, чтобы сквозь отверстия были видны ранее нанесенные полоски, " "Утем распыления покрывают область полосок защитным слоем '. 1 Н последнее время вместо накладных масок испоаьаувт метод фотолитотраФии (см.

ниже). Пластину с пятнышками защитного слоя помещают в травитель, который вытравливает и-слой и частично коллекторный р-слой н промежутках между пятнышками. С полученной мезаструктуры (рис. 4-51,б) удаляют защитные пятнышки и разрезают ее на 'отдельные элементы. К эмиттерной и базовой полоскам путем термокомпрессии (см. ниже) прикрепляют тонкие усики-выводы, а коллекторный слой припаивают к молибденовой пластинке с примесью золота. Осущестнление выводов эмиттера и базы является самой сложной и тонкой операцией всего цикла. Р На рис.

4-51, а видно что мсзатран- зистор характерен малыми площадями ~уо ° )у гу а,) эмиттерного н коллекторного переходов и одновременно большой площадью коллекторного слоя. Эти особенности обеспечивают малое значение барьерных емкостей Р и сравнительно малое сопротинлеиие кол- лекторного слоя, хотя болыпая толщина б~ последнего является нсе же ограничивающим фактором и н ряде случаев не позволяет довести значение и до желатель- ного минимума.

Рис. 4-52. Этапы изготопления диффузионпо-сплавного транзистора. и — пластина с лункой; б — пллетнне е ненесеннымн сплавами; е — струнтуре после термической обрнбогне (пуннтнром наклеены «ончуры будущего мевевыступа). Вариантом мезатехнологни является изготозб) . левис диффузионно-сплазных транзисгорон. В этом варианте после реализации диффузионного бкзового и-слоя протразлизают достаточно глубокие лунки сквозь весь базовый слой, несколько углубляясь в исходную р-пластину (рис. 4-52, а). Травление лунок (по числу будущих транэистороэ) осуществляется методом фотолитографии (см.

ниже). В полученные лунки тоже через маску, электрохимическим способом вводят комплексный силан, содержащий одновременно две примеси — акнепторную и донорную, а рядом с лунками, непосредственно на диффузионный п-слой, наносят голоски донорного сплава (рис. 4-52, б). Затем пластину гюмещают н печь и нагревают до температуры,' блнзной к температуре плавления германия (около з00 С). При такой температуре сплавы не только переходят э жидкое состояние (как при сплавной технологии!, но и имеет место диффуз и я примесей из жидкой фазы а прилежащую твердую фазу. При этом комплексный характер сплава, находящегося н лунках, обеспечивает о д н о н р е и е н н о е образование двух слоев — базового и эмиттерного благодаря резко различным коэффициентам диффузии донорной и акцепторной примесей в германии: дозорная примесь «обгоняет» акцепторную.

Что касается сплава, помещенного рядом с лунками, то диффузия донороп из него обеспечивает образование и+-слоя и тем самым омический контакт с исходным диффузионным л-слоем. Последний, как видно иэ рис. 4-52, а, играет Роль соединительного слоя между базовым контактом и активной областью базы. По завершении описанных процессов осуществляется избирательное травление поверхности пластинки и тем самым получается мезарельеф, подобный тому который показан на рис.

4-51, б. Гравнивяя оба описанные ваРианта, можно заметить, что в первом случае базоэыд и эмиттериый слои получают на разных этапах технологического цикла (д„ффузия базы, затем вплавлеиие эмиттера), а во втором случае иа одном и том же этапе (диффузия базы плюс вплавление змиттсра). Плаиарная технология, С конструктивной точки зрения пла- иарные приборы характерны тем, что все их рабочие слои выходят на одну и ту же поверхность пластины и соответственно все электро- ды расположены в одной плоскости (см. рис. 4-36,б), тогда как мезаприборы имеют выводы в двух плоскостях (рис.

4-36, а), Хотя указанная особенность непосредственно - соответствует термину «планарный», обычно планарную технологию понимают более узко, как технологический цикл создания кремниевых при- боров и интегральных схем методами локалщюй диффузии с исполь- зованием оксидных масок. Маски в виде двуокиси Я!О„получаемой путем термического окисления поверхности кремниевой пластины, обладают следую- щими преимушествами. 1.

Оксидная маска органически связана с поверхностью плас- тины, обеспечивая прочный контакт с нею и исключая проникно- вение диффузанта в зазор между маской и поверхностью. 2. 'Толщина оксидной маски (около микрона) достаточна для надежной защиты соответствующих участков пластины от проник- новения диффузанта. 3.

Характеристики

Список файлов книги