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:
- Окисление исходной пластины кремния (получение SiO2).
- Фотолитография для вскрытия окон SiO2.
- Диффузия сурьмы или мышьяка для образования n+ области.
- Удаление SiO2 и эпитаксиальное наращивание n-кремния.
- Окисление.
- Вторая фотолитография для формирования окон под разделительную диффузию.
- Разделительная диффузия бором в 2 стадии с образованием изолирующей области p-типа.
- Образование базовой области.
- Окисление.
- Третья фотолитография для создания окон.
- Базовая диффузия в 2 стадии.
- Образование эмиттера и получение катода диода или обкладки емкости.
- Окисление.
- Четвертая фотолитография.
- Диффузия фосфором для создания области коллектора n+ и эмиттера n+.
- Окисление.
- Пятая фотолитография для получения окон под омические контакты.
- Металлизация или химическое напыление алюминия.
- Шестая фотолитография для получения внутренних соединений и контактных площадок.
- Формирование защитного покрытия и вскрытие окон на контактных площадках.
- 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.
Параметр | Тип диода | ||||
БК-Э | Б-Э | БЭ-К | Б-К | Б-ЭК | |
Uпр, В | 7-8 | 7-8 | 40-50 | 40-50 | 7-8 |
Iобр, мА | 0,5-1 | 0,5-1 | 15-70 | 15-30 | 20-40 |
Сg, пФ | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 0,7 | 1,2 |
tперекл, нс |
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:
- Окисление исходной пластины с получением SiO2.
- Фотолитография с получением окон под диффузию.
- Вторая фотолитография.
- Диффузия донорной примеси для получения области n+.
- Третья фотолитография – получение окон областями p и n+.
- Осаждение омических контактов методом напыления.
- 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.