Интегральный n-p-n транзистор

n-p-n транзистор выполняется по стандартной эпитаксиальной технологии.

В ассиметричной области ток коллектора протекает только в одном направлении, в симметричной – ток коллектора протекает с трех сторон.

Основными параметрами n-p-n транзистора являются:

коэффициент усиления (100¸200), допуск ±30%;

предельная рабочая частота 200¸500 МГц, допуск ±20%;

коллекторная емкость 0,3¸0,5 пФ, допуск ±10%;

напряжение пробоя коллектор-база 40¸50 В, эмиттер-база 80 В;

Интегральная микроэлектроника позволяет получать транзисторы со структурой, несвойственной дискретным транзисторам (многоэмиттерные (МЭТ) и многоколлекторные (МЭТ)). Количество эмиттеров может быть от 5 до 8.

Структура МКТ не отличается от структуры МЭТ. МКТ является основой цифровых ИС. Основная проблема при разработке МКТ – повышение нормированного коэффициента передачи тока от общего n-эмиттера к каждому n-коллектору.

Для изготовления ИС на биполярных транзисторах наибольшее распространение получила планарно-эпитаксиальная технология. Коллектор изготовляется эпитаксиальным наращиванием слоя кремния, база и эмиттер – диффузией примесей в эпитаксиальный слой. Выводы всех элементов получаются в плане (планарная технология).

Технологический процесс:

1. Окисление исходной пластины кремния (получение SiO₂).
2. Фотолитография для вскрытия окон SiO₂.
3. Диффузия сурьмы или мышьяка для образования n+ области.
4. Удаление SiO₂ и эпитаксиальное наращивание n-кремния.
5. Окисление.
6. Вторая фотолитография для формирования окон под разделительную диффузию.
7. Разделительная диффузия бором в 2 стадии с образованием изолирующей области p-типа.
8. Образование базовой области.
9. Окисление.
10. Третья фотолитография для создания окон.
11. Базовая диффузия в 2 стадии.
12. Образование эмиттера и получение катода диода или обкладки емкости.
13. Окисление.
14. Четвертая фотолитография.
15. Диффузия фосфором для создания области коллектора n+ и эмиттера n+.
16. Окисление.
17. Пятая фотолитография для получения окон под омические контакты.
18. Металлизация или химическое напыление алюминия.
19. Шестая фотолитография для получения внутренних соединений и контактных площадок.
20. Формирование защитного покрытия и вскрытие окон на контактных площадках.
21. Зондовый контроль.

По данной технологии изготовляется ППИС первой и второй степени интеграции. Технология сравнительно проста и хорошо освоена в промышленности.

Контроль параметров сложен и экономически не выгоден. Отбраковка происходит после выполнения межсоединительных контактов на этапе проверке ИС на функционирование.

Интегральные диоды и стабилитроны

В качестве диода можно использовать любой из p-n переходов транзистора. Отличие интегрального диода от дискретного заключается в наличие паразитной емкости в транзисторной структуре.

В качестве диодов используются отдельные элементы n-p-n или p-n-p структур. Наибольшее применение нашли Э-Б, К-Б. Характеристики типов диодов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Рис. 14. Интегральные диоды

На рис. 14 представлен вид интегральных диодов (1 – металлические контакты; 2 – защитная пленка; 3 – полупроводниковый кристалл; 4 – изолирующий слой).

Для ГИС диоды изготовляются на n-n кристалле по диффузионной технологии. Технологический процесс:

1. Окисление исходной пластины с получением SiO₂.
2. Фотолитография с получением окон под диффузию.
3. Вторая фотолитография.
4. Диффузия донорной примеси для получения области n+.
5. Третья фотолитография – получение окон областями p и n+.
6. Осаждение омических контактов методом напыления.
7. Скрайбирование на отдельные кристаллы.

Стабилитроны получают в зависимости от напряжения стабилизации:

5¸10 В – используется обратное включение диода база-эмиттер в режиме пробоя;

3¸5 В – используется обратное включение диода база-эмиттер-коллектор;

Возможны случаи, когда стабилитрон рассчитывают на напряжение равное или кратное напряжению на открытом p-n переходе. В таких случаях используют один или несколько последовательно включенных диодов база-коллектор-эмиттер, работающих в прямом направлении.