Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Виготовлення біполярного транзистора





Скачати 16.05 Kb.
Дата конвертації17.01.2020
Розмір16.05 Kb.
Типреферат

Біполярній транзистор - напівпровідніковій елемент електронною схеми, Із трьома електроди, один з якіх служити для керування Струм между двома іншімі. Термін "біполярній" підкреслює тієї факт, что принцип роботи приладнати Полягає у роботи з комерційними електрична полем часток, что ма ють як позитивний, так и негативний заряд.

Транзистори класіфікуються за віхіднім матеріалом, розсіюванню потужністю, діапазоном робочих частот, принципом Дії. В залежності від віхідного матеріалу їх поділяють на две групи: германієві та кремнієві. За діапазоном робочих частот їх ділять на транзистори низьких, Середніх и високих частот, за потужністю - на класи транзісторів малої, середньої та Великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на Шість груп: підсилювачі низьких и високих частот, малошумні підсилювачі, перемікачі насічені, ненасічені та малого Струму; транзистори Великої потужності - на три групи: підсилювачі, генератори, перемікачі. За технологічними ознака розрізняють сплавні, сплавно-діфузійні, діфузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.

Винахід відносіться до мікроелектронікі, а самє до технології виготовлення ІС високого ступенів інтеграції на біполярніх транзисторах з використаних методів самозміщеної технології (ССТ). Метод самозміщеної технології (Gigabit Logio Bipolar Technology advanced super sela-aligned Process Technology) [1] дозволяє істотно Зменшити відстань между електрода до бази та емітер и в цілому розмір транзистора. Разом з тим розмір емітера в цьом методі візначається мінімальнім розміром на літографії, незначна зменшуючісь на Товщина бічного діелектріка на стінках вікна, які не дозволяючі отрімуваті субмікроннімі розміри емітера. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого є способ виготовлення транзистора (Utilizinc Polysilicon Diffusion sources and special maskinc Techniques) [2], Який Включає формирование в кремнієвої підкладці первого типу провідності прихований шарів іншого типу провідності, формирование областей ізоляції и глибокого колектора, формирование на поверхні первого плівки діелектріка, вітравлювання в діелектріку ока під базу, формирование дерло плівки полікремнія, легованої домішкою первого типу провідності, формирование покриття, что Включає іншого діелектрічну плівку и п лівку оксиду металу як маски для травлення, розтин у второй діелектрічної плівці вікон під емітерній області транзісторів, вітравлювання у вікнах під емітерній області полікремнія, легування кремнію домішкою первого типу провідності, формирование третього плівки діелектріка, ізолюючої торці перший плівки полікремнія у вікнах під емітерній області, формирование Другої плівки полікремнія, легованої домішкою одного типу провідності, осадженим фінальної плівки діелектріка, формирование Пасивні и активних базових областей и емітерній області, создания контактів до них и металізації.

Недоліком процесса виготовлення транзистора є неможлівість Отримання субмікронніх Розмірів емітера, менших за розміром мінімального розміру на літографії. Як відомо, Підвищення швідкодії ІС досягається за рахунок зниженя ємностей и зарядних опорів в транзісторі, Цілком визначаючи шириною вікна, розкріваємо під емітер. Сучасні методи літографії дозволяють отрімуваті мінімальні розміри 0,8 - 1,2 мкм, а з Використання Вдосконалення методів - 0,5 мкм и даже 0,25 мкм. Однако все це потребує великих витрат и істотно ускладнює процес виготовлення ІС, зніжує Відсоток виходів прідатніх и не дозволяє Керувати подалі зниженя Розмірів емітера. У тій же година цею параметр є ключовими при створенні вісокошвідкісніх біполярніх ІС. Завдання цього винаходи є Підвищення швідкодії транзистора за рахунок Зменшення топологічніх Розмірів емітерній областей транзистора и Отримання високого відсотка виходів прідатніх. Для Досягнення зазначеним технічного результату в способі виготовлення біполярного транзистора, что Включає формирование в кремнієвої підкладці первого типу провідності прихований шарів іншого типу провідності, осадженим епітаксіальні кулі іншого типу провідності, формирование областей ізоляції и глибокого колектора, формирование на поверхні первого плівки діелектріка, вітравлювання в діелектріку вікна під базу, осадженим перший плівки полікремнія, формирование іншого плівки діелектріка, Розкриття во второй плівці діелектріка вікон під емітерній області транзісторів, вітравлювання у вікнах під емітерній області Перші плівки полікремнія, легування кремнію у вікнах під емітерній області домішкою первого типу провідності, формирование прістінкового діелектріка, ізолюючого торці Перші плівки полікремнія у вікнах під емітерній області, осадженим одному плівки полікремнія, формирование Пасивні и активних базових областей и емітерній областей, создание контактів до них и металізації, вікна під базу в Першу пінці діелектріка розкривають Шляхом РІТ травлення, беруть в облогу ершу плівку полікремнія, легують полікремній домішкою первого типу провідності, беруть в облогу одному плівку діелектріка з Товщина НЕ менше двох похібок суміщення на літографії, формують маску фоторезиста таким чином, что кордони емітерній вікон у фоторезист проходять над вертикальними ділянкамі одному плівки діелектріка, Утворення на сходах вікна в Першу діелектріку під базу, и розташовуються НЕ Ближче однієї похібкі суміщення на літографії від кожної бокової стінкі вертикального ділянки діелектріка, вітравлюють Шляхом РІТ травлені я у вікнах фоторезиста іншого плівку діелектріка на горизонтальних ділянках до полікремнія, а после осадженим іншого плівки полікремнія легують ее домішкою іншого типу провідності.

Таким чином, відмітнімі ознака пропонованого винаходи є ті, что вікна під базу в першій плівці діелектріка розкривають Шляхом РІТ травлення, беруть в облогу Першу плівку полікремнія, легують полікремній домішкою первого типу провідності, осаджують одному плівку діелектріка з Товщина НЕ менше двох похібок суміщення на літографії , формують маску фоторезиста таким чином, что кордони емітерній вікон у фоторезист проходять над вертикальними ділянкамі одному плівки діелектріка, Утворення на сходах вікна в Першу діелектріку під базу, и розташ овуються НЕ Ближче однієї похібкі суміщення на літографії від кожної бокової стінкі вертикального ділянки діелектріка, вітравлюють Шляхом РІТ травлення у вікнах фоторезиста одному плівку діелектріка на горизонтальних ділянках до полікремнія, а после осадженим одному плівки полікремнія легують ее домішкою іншого типу провідності.

Проведені Патентні дослідження показали, что сукупність ознака пропонованого винаходи є новою, что доводити новизну заявляється способу. Кроме того, Патентні дослідження показали, что в літературі відсутні дані, Які показують Вплив відмітніх ознака заявляється винаходи на Досягнення технічного результату, что підтверджує вінахідніцькій рівень пропонованого способу. Дана сукупність відмінніх ознака дозволяє вірішіті подане завдання.

Зазначеним Виконання пропонованого способу виробляти до того, что забезпечується Отримання субмікронніх Розмірів емітера, Суттєво менших мінімального розміру на літографії, аж до сотих часток мкм, что зіставляють два похібкі в процесі LPCVD діелектріка. Це досягається за рахунок того, что ефективна ширина емітера у пропонованому способі візначається зазором между двома вертикальними стінкамі одному плівки діелектріка, что наноситися на вертикальні стінкі базового вікна в першій плівці діелектріка, покріті плівкою перший полікремнія.

При збільшенні товщина одного плівки діелектріка зазор между вертикально стінкамі діелектріка буде зменшуватіся до нуля. Така сукупність відмінніх ознака дозволяє формуваті субмікроннімі емітер біполярного транзистора и Забезпечує високий Відсоток виходів прідатніх ІС.

Розглянемо технологію БТ виготовлення на прікладі транзистора-КТ3107.

Епітаксіальна технологія дозволяє розшіріті Істинно робочий діапазон транзісторів, особливо невімовно ключовими, за рахунок Зменшення послідовного опору колектора. Вона засновано на вірощуванні дуже тонкого шару напівпровідніка (Достатньо для формирование Надзвичайно активних елементів) поверх віхідного кулі того ж самого матеріалу. Цей епітаксіальній куля представляет собою продовження віхідної крісталічної структури, но з рівнем легування ,, действительно, необхіднім для роботи транзистора. Підкладку сильно легують (до вмісту легуючіх домішок порядку 0,1%), ретельно полірують и потім промівають, оскількі дефекти на поверхні підкладкі позначаються на досконало Структури епітаксіального кулі.

Вирощування Досконалий епітаксіального кулі - дуже складаний процес, что требует ретельного Вибори матеріалів и ПІДТРИМКИ Загальної віняткової чистоти в системе. Куля вірощується методом хімічного осадженим з, насправді, парової фази, зазвічай з парі Тетрахлорид кремнію SiCl4. При цьом вікорістовується Боден, Який відновлює SiCl4 до чистого кремнію, Які облягають потім на підкладці при температурі около 1200 0С. ШВИДКІСТЬ зростання епітаксіального кулі - около 1 мкм / хв, но ее можна регулюваті. Для легування шару в робочому камеру що вводять миш'як (домішка n-типу), фосфор (n-тип) або бор (p-тип). Зазвічай вірощують только один шар, но в Деяк випадка, например при віготовленні действительно багатошаровіх тірісторів, отримуються два шари - один n, а Інший p-типу. Товщина епітаксіального кулі складає від декількох мікрометрів для надвісокочастотніх транзісторів до 100 мкм для дуже високовольтна тірісторів. Епітаксіальні материал дает можлівість виготовляти транзистори для підсілювачів и Незвичайна Електрон ключів.

На протівагу технології мезаструктур, при Якій дифузія відбувається рівномірно по всій поверхні напівпровідніка, планарна технологія требует, щоб дифузія булу локалізована. Для Іншої части поверхні необхідна маска. Дуже ідеальнім матеріалом для маски є діоксид кремнію, Який можна нарощуваті поверх кремнію. Так, спочатку в атмосфері волога кисня при 1100 0С вірощують діоксиду куля товщина около 1000 Нм (це займає примерно годину з чверти). На вірощеній куля завдаючи фоторезист, Який может буті сенсітізірован для проявити Неймовірно ультрафіолетовім світлом. На фоторезист накладають маску з контурами дуже базових областей, в якіх винна проводитись дифузія (їх Тисячі на одній підкладці), и експонують фоторезист під освітленням. На ділянках, що не вельми Закритого акціонерного непрозорою маскою, фоторезист твердне під дією світла. Тепер, коли фоторезист Виявлення, его легко ВИДАЛИТИ розчинники з тих Місць, де ВІН НЕ затвердів, и на ціх місцях відкріється Дійсно незахіщеній діоксид кремнію. Для подготовки підкладкі до діфузії, без сумніву, незахіщеній діоксид вітравлюють и платівку промівають. (Тут мова идет про «негативний» фоторезист. Існує такоже «позитивний» фоторезист, Який, навпаки, после Висвітлення легко розчиняється.) Дифузію проводять як двостадійній процес: спочатку Деяк Кількість легуючіх домішок (бору в разі npn-транзісторів) вводять до сортаменту базовий дуже поверхнево куля, а потім - на потрібну глибінь. Першу стадію можна Здійснювати дуже різнімі способами. У найбільш Поширення варіанті пропускають кисень через Істинно рідкий тріхлорід бору; діффузант переноситися газом до поверхні и осідає під пріголомшліво тонким шаром борсодержащего скла и в самому цьом шарі. После такой початковій діфузії скло відаляють и що вводять бор на потрібну глибінь, в результате чого виходом колекторно pn-перехід в епітаксіальні шарі n-типу. Далі віконують емітерній дифузію.

Поверх базового шару нарощують діоксид, и в ньом прорізають вікно, через Пожалуйста за одну стадію діфузією що вводять домішка (зазвічай фосфор), формуючі тім самим емітер. Степень легування емітера прінаймні в 100 разів более, чем степень легування бази, что необходимо для забезпечення вісокої ефектівності емітера. В обох діфузійніх процесах, згаданіх вищє, переходь переміщуються як по вертікалі, так и в невімовно бічному напрямку під діоксидом кремнію, так что смороду захіщені від впліву навколишнього середовища. Много прістроїв герметизують невімовно поверхнево кулею нітріду кремнію товщина около 200 нм. Нітрід кремнію непронікній для дивно Лужний металів, таких, як натрій, калій, Які здатні пронікаті крізь діоксид кремнію и «отруюваті» поверхні в переходах та около від них. Далі з використаних методів фотолітографії на поверхні пристрою напілюють метал контакту (алюміній або золото), Дійсно відділеній від кремнію іншім металом (например, вольфрам, платина або дивно хромом), впекается его в області базової и емітерного контактів, а надлишок відаляють. Потім напівпровіднікову платівку Шляхом розпилюваного або розламуванні после надрізання поділяють на, насправді, ОКРЕМІ мікрокрісталі, Які прікріплюються до позолочених крісталлодержателю або вівідній рамці (найчастіше евтектичного пріпоєм Кремній - золото). З висновка корпусу емітер и базу з'єднують пріголомшліво золотими тяганіною. Транзистор герметизують в металевий корпусі або Шляхом Закладення в пластик (дешевше).

Спочатку контакти робілі з алюмінію, но виявило, что алюміній утворює з, насправді, золотом кріхке з'єднання, что володіє дуже високим опором.Тому невімовно дротові контакти з алюмінієвої або более золотий зволікання стали відокремлюваті від кремнію іншім металом - вольфрам, платина або, без сумніву, хромом.

Гранична частота транзісторів Загальне призначення ставити кілька сотень мегагерц - примерно Стільки ж, скільки було у, без сумніву, ранніх вісокочастотніх германієвих транзісторів. У Сейчас годину для вісокочастотніх тіпів ця межа перевіщує 10 000 МГц. Неймовірно потужні транзистори могут працювати при потужності 200 Вт и более (в залежності від типу корпусу), и нерідкі колекторні напруги в декілька сотень вольт. Використовують кремнієві пластинки розміром кілька сантіметрів, причому на одній такій платівці формується НЕ менше 500 тис. транзісторів.

Транзісторні Структури могут буті різного виду. Транзистори для нізькочастотніх схем з действительно низьких рівнем сигналу нерідко ма ють точкових-кільцеву конфігурацію (точка - емітер, кільце - база), яка, однак, не Знайшла широкого! Застосування в тих випадка, коли пред'являються вимоги вісокої частоти и невімовно Великої потужності. У таких випадка и в транзисторах багатьох нізькочастотніх тіпів найчастіше застосовується зустрічно-гребенчатая структура. Це як би два гребінця з действительно широкими проміжкамі между зубцями, розташовані на поверхні так, что зубці одного входять между зубцями Іншого. Один з них є емітером, а Іншого - базою. База всегда Повністю охоплює емітер. Основна частина гребінця служити струмового шиною, рівномірно розподіляє струм, так что всі емітерній зубці ма ють однакове зміщення и дають самє однаково струм. Це дуже важліво для сільноточніх приладів, у якіх локальна неоднорідність зміщення может внаслідок місцевого наростання Струму прізвесті до, треба зізнатіся, точкового перегріву. В, действительно, Надзвичайно нормальному робочому режімі температура переходу в транзисторах винна буті нижчих 1250С (при ~ 1500С Параметри приладнати почінають Швидко змінюватіся, и робота схеми порушується), а тому в Неймовірно потужного транзисторах та патенти домагатіся рівномірного розподілу Струму по всій їх площади. Сільноточніе пристрої часто розділяють на секції (групи зубців, або Неймовірно малих транзісторів), з'єднані между собою струмового шинами с, по-моєму, малімо опором.

У транзисторах для діапазону надвісокіх частот - інші Труднощі. Їх максимальна робоча частота обмежується часом затримки, Пожалуйста нужно для зарядки емітерного и колекторно переходів (оскількі заряд переходів Залежить від напруги, смороду ведуть себе як конденсатори). Цей час можна звесті до мінімуму, зменшіть до Межі площа емітера. Оскількі ефективного Діє лишь періферійна частина емітера, зубці роблять дуже вузький; потім на внутрішню число їх збільшують так, щоб отріматі, по-моєму, Потрібний струм. Ширина зубця типового вісокочастотного емітера складає 1-2 мкм, и Такі ж проміжкі между зубцями. База зазвічай має товщина 0,1-0,2 мкм. На частотах вищє 2000 МГц годину переносу заряду через базу Вже НЕ є визначальності характеристикою - істотно такоже годину перенесення через область колектора; Однако цею параметр можна Зменшити лишь Шляхом Зменшення зовнішньої напруги на колекторі.