Курсовой проект - Анализ и моделирование биполярных транзисторов и схем на их основе - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Анализ и моделирование биполярных транзисторов и схем на их основе
скачать (3892 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3892kb.08.07.2012 19:11скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6




1. Технология изготовления биполярного транзистора КТ 911.
Мезатехнология. Название этого технологического метода свя­зано со специфической формой диодных или транзисторных структур, которая получается на одном из последних этапов групповой обра­ботки пластины перед ее разрезанием на отдельные приборы.

А именно, после избирательного травления структуры имеют форму конических выступов — «столиков», которые и называют «мезами» (рис. 1.1). Рассмотрим цикл мезатехнологии.

За основу берут пластину р-типа и путем диффузии из газовой среды получают общий базовый слой n-типа толщиной 2—3 мкм. 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 должны получиться эмиттеры (эти прорези имеют размеры мкм и число их достигает 100 - 200 на 1 см2 площади). Плас­тину полупроводника, накрытую маской, помещают в вакуумную камеру и распыляют в ней (путем нагрева) алюминий. Сквозь прорези маски алюминий осаждается на базовом n-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 n-слоем; в результате под алюминие­выми полосками получаются тонкие (десятые доли микрона) слои эмиттеров р-типа, а под сурьмяно-золотыми полосками — оми­ческие контакты баз.

Накладывают новую маску с круглыми или прямоугольными отверстиями (размером 150—200 мкм). Эту маску располагают так, чтобы сквозь отверстия были видны ранее нанесенные полоски, и путем распыления покрывают область полосок защитным слоем.

Пластину с пятнышками защитного слоя помещают в травитель, который вытравливает n-слой и частично коллекторный р-слой в промежутках между пятнышками.

С полученной мезаструктуры (рис. 1.1, б) удаляют защитные пятнышки и разрезают ее на отдельные элементы.

К эмиттерной и базовой полоскам путем термокомпрессии прикрепляюттонкие усики-выводы, а коллекторный слой припаивают к молибденовой плас­тинке с примесью золота. Осуществление выводов эмиттера и базы является самой сложной и тонкой операцией всего цикла.



На рис. 1.1, а видно что мезатран-зистор характерен малыми площадями эмиттерного и коллекторного переходов и одновременно большой площадью коллек­торного слоя. Эти особенности обеспечи­вают малое значение барьерных емкостей и сравнительно малое сопротивление кол­лекторного слоя, хотя большая толщина последнего является все же ограничиваю­щим фактором и в ряде случаев не позво­ляет довести значение rкк до желатель­ного минимума.

Вариантом мезатехнологии является изготов­ление диффузионно-сплавных транзисторов. В этом варианте после реализации диффузионного базо­вого n-слоя протравливают достаточно глубокие лунки сквозь весь базовый слой, несколько углуб­ляясь в исходную р-пластину (рис. 1.2, а). Трав­ление лунок (по числу будущих транзистороз) осуществляется методом фотолитографии (см. ни­же). В полученные лунки тоже через маску, элек­трохимическим способом вводят комплексный сплав, содержащий одновременно две примеси — акцептор­ную и донорную, а рядом с лунками, непосред­ственно на диффузионный га-слой, наносят полоски донорного сплава (рис. 1.2, б). Затем пластину помещают в печь и нагревают до температуры, близкой к тем­пературе плавления германия (около 900 °С). При такой температуре сплавы не только переходят в жидкое состояние (как при сплавной технологии), но и имеет место диффузия примесей из жидкой фазы в прилежащую твердую фазу. При этом комплексный характер сплава, находящегося в лунках, обеспечивает одновременное образование двух слоев — базового и эмиттерного благодаря резко различным коэффициентам диффузии донорной и акцептор­ной примесей в германии: донорная примесь «обгоняет» акцепторную. Что касается сплава, помещенного рядом с лунками, то диффузия допоров из него обеспечивает образование n+-слоя и тем самым омический контакт с ис­ходным диффузионным n-слоем. Последний, как видно из рис. 1.2, 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. 1.1,6.

Сравнивая оба описанные варианта, можно заметить, что в первом случае базовый и эмиттерный слои получают на разных этапах технологического цикла (диффузия базы, затем оплавление эмиттера), а во втором случае на одном и том же этапе (диффузия базы плюс вплавление эмиттера).

Планарная технология. С конструктивной точки зрения пла­нарные приборы характерны тем, что все их рабочие слои выходят на одну и ту же поверхность пластины и соответственно все электро­ды расположены в одной плоскости (см. рис. 1.4, б), тогда как мезаприборы имеют выводы в двух плоскостях (рис. 1.4, а).

Хотя указанная особенность непосредственно соответствует термину «пленарный», обычно планарную технологию понимают более узко, как технологический цикл создания кремниевых при­боров и интегральных схем методами локальной диффузии с исполь­зованием оксидных масок.

Маски в виде двуокиси Si02, получаемой путем термического окисления поверхности кремниевой пластины, обладают следую­щими преимуществами.

  1. Оксидная маска органически связана с поверхностью плас­тины, обеспечивая прочный контакт с нею и исключая проникно­вение диффузанта в зазор между маской и поверхностью.

  2. Толщина оксидной маски (около микрона) достаточна для надежной защиты соответствующих участков пластины от проник­новения диффузанта.

  3. Оксидный слой одновременно с функцией маскирования выполняет функцию защиты поверхности (а значит, и р-п переходов, выходящих на поверхность) от влияния различных внешних факто­ров. В случае сплавной и мезатехнологии для этого приходится использовать специальные средства — защитные покрытия.

Оксидные маски изготовляют методом фотолитографии, кото­рый имеет более общее значение в полупроводниковой технологии и описывается в следующем разделе.

Цикл изготовления пленарного n-р-n транзистора иллюстри­руется на рис. 1.3. За основу берется пластина кремния n-типа, которая в результирующей структуре играет роль коллектора. В эту пластину через 1-ю оксидную маску осуществляется диффузия акцепторной примеси (обычно бора) и получается слой р-базы. Затем через 2-ю оксидную маску осуществляется диффузия донорной примеси (обычно фосфора) и получается эмиттерный слой. Наконец с помощью 3-й оксидной маски осуществляют алюминие­вые омические контакты ко всем трем слоям и далее присоединяют к этим контактам тонкие проволочки в качестве выводов.

В описанном варианте исходную пластину выбирают с доста­точно высоким удельным сопротивлением, чтобы обеспечить необ­ходимое пробивное напряжение коллекторного перехода.

При этом сопротивление rкк коллекторного слоя в целом оказывается чрезмерно большим. Выходом из положения является планарио-эпитаксиальная технология,т. е. использование высокоомного эпи-таксиального слоя на низкоомной подложке (рис. 1.3, а) или — в технологии интегральных схем — использование «скрытого» n-слоя (рис. 1.3,6), получаемого на дне лунки до изготовления основной структуры. В обоих случаях ток протекает в гори­зонтальном направлении по низкоомному слою, тог­да как коллекторный р-п пере­ход расположен в высоко-о м н о м слое (т. е. пробивное напряжение достаточно велико).

  1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации