Technologia elementów typu p-n-p i n-p-n

Technologia monolitycznych układów scalonych polega na równoczesnym wytwarzaniu dużej liczby (kilkaset) jednakowych układów półprzewodnikowych na wspólnym podłożu krzemowym. Ponieważ podłoże to jest półprzewodnikiem i przewodzi prąd, wzajemne odizolowanie poszczególnych elementów układu półprzewodnikowego osiąga się m.in. przez wytworzenie złącza p-n spolaryzowanego zaporowo. Omówimy to na przykładzie tranzystora.

Tranzystor w układzie monolitycznym różni się od swego poprzednika wykonanego techniką konwencjonalną. Występują tutaj trzy złącza i cztery warstwy półprzewodnikowe, przy czym warstwa podłoża jest wspólna dla wszystkich elementów układu. Przekrój takiego tranzystora pokazano na rys. 7.1. Złącze p-n utworzone przez obszar kolektora tranzystora i podłoże stanowi diodę, która będąc spolaryzowana w kierunku zaporowym, izoluje tranzystor od innych części układu. Izolację diodową w przypadku dwóch tranzystorów ilustruje rys. 7.2. Na rysunku 7.2a

pokazano przekrój układu monolitycznego, a na rys. 7.2b jego równoważny schemat elektryczny. Jeżeli potencjał podłoża jest niższy niż potencjały kolektorów tranzystorów, to występują duże oporności wsteczne diod, które izolują tranzystory od siebie.

Izolacja diodowa ma znaczną pojemność złącza p-n, dlatego też mimo jej powszechnego stosowania w układach monolitycznych, intensywnie rozwija się także inne techniki izolacji.

Wszystkie elementy układu scalonego, a więc tranzystory, diody, rezystory i kondensatory wytwarza się za pomocą tej samej techniki dyfuzji domieszek donorowych i akceptorowych. Dla tranzystora dyfuzję wykonuje się trzykrotnie, podobnie jak dla diody, która zwykle jest jednym ze złącz tranzystora. Rezystor jest tutaj wąskim (o szerokości kilku lub kilkudziesięciu mikrometrów) paskiem krzemu typu p, wykonanym w obszarze n (lub przeciwnie), odizolowanym przez zaporowe spolary-zowanie powstałego złącza p-n. Kondensator jest wykonywany podobnie

jak dioda, a tworzy go pojemność spolaryzowanego zaporowo złącza p-n. Kondensator może być również wykonywany techniką MOS, którą omówimy dalej. Na przykładzie prostego układu, składającego się z tranzystora T, diody D i rezystora R (rys. 7.3), opiszemy proces powstawania układu scalonego. Kolejne fazy tego procesu przedstawiono na rys. 7.4a-l wg projektu opracowanego w Instytucie Maszyn Matematycznych w Warszawie.

You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply