Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

стремятся минимизировать, контактное окно эмиттера выбирается не квадратным (Ь=71), ширина транзистора будет равна {b+4)d+2{Xj + d). Сравнивая размеры минимального эмиттерного контактного окна с минимальными размерами всего транзистора, легко установить.

Ш +2xj


г) п-р-п

У 77777777 Л

е) р-п-р

Sj Б Зг Б ж) р-п-р

Рис. 3.6. Топология интегральных транзисторов.

а - п-р-п транзистор полосковой геометрии с вертикальной инжекцией носителей; б - полосковый транзистор с перекрывающей областью базы; в - поло-сковый транзистор с удлиненной базой; г - полосковый транзистор с двумя выводами от базы и коллектора; б - п-р-п транзистор с горизонтальной инжекцией носителей; е - р-п-р транзистор с горизонтальной инжекцией носителей с двумя коллекторами; ж - р-п-р транзистор с вертикальной инжекцией носителей на подложке с тремя эмиттерами.

что длина транзистора больше стороны контактного окна d примерно в 15 раз, а ширина транзистора больше чем в 10 раз. Следовательно, при размещении активных областей полоскового п-р-п транзистора с допустимыми зазорами его размеры получаются неоправданно большими.

Размеры полоского п-р-п транзистора можно уменьшить, если его базовую область создавать без зазора, накрывая коллекторную область и оставляя только небольшой ее участок для коллекторного контактного окна (рис. 3.6,6). При такой конфигурации транзистора



несколько упрощается процесс совмещения фотошаблонов, но возникают другие сложности и проблемы.

С целью ограничения величины базового тока применяются п-р-п транзисторы с вер.тикальной инжекцией носителей с удлиненной базой (рис. 3.6,в), причем ширина базовой области на каком-то участке, как показано пунктирной линией может быть несколько уменьшена. У рассмотренных транзисторов эмиттерная область, которая инжектирует носители заряда, расположена в середине «кармана», а коллекторный контакт - у края «кармаеа». В результате такой асимметрии расположения коллекторного контакта относительно периметра эмиттера будет работать только та часть эмиттера,-которая находится ближе к коллекторному выводу.

Для увеличения эффективности полосковогоэмиттера лучше всего использовать два контакта у базы и два у коллектора (рис. 3.6,г). У мощных транзисторов, когда коллекторные токи достигают большой величины, коллекторный контакт делается П- или - 0-образным. Многоэмиттерные п-р-п транзисторы с вертикальной инжекцией носителей также реализуются по-полооковой геометрии подобно той, что показана на рис. 3.6,г, только она имеет не один, а два или три эмиттера и соответственно больше контактов от базы.

На рис. 3.6,д показана геометрия п-р-п транзистора с горизонтальной инжекцией носителей. Его геометрия несколько отличается от полосковой, так как эмиттер имеет форму квадрата, а коллекторная область охватывает эмиттер, образуя тонкий зазор базовой .области, вывод откоторой сделан у края «кармана».

Геометрия р-п-р транзисторов с горизонтальной инжекцией аналогична геометрии такого же п-р-п транзистора, ио первые находят более широкое применение, поэтому уделим им больше внимания. Иа рис. 3.6,е изображена геометрия р-п-р транзистора с горизонтальной инжекцией носителей с двумя коллекторами. Эмиттер транзистора имеет форму квадрата, одни коллектор полосковой, а другой П-образной формы, от базы сделан один контакт.

Известны и другие конфигурации р-п-р транзисторов, в которых имеются два вывода от базы для создания горизонтального поля, или несколько эмиттеров, или несколько коллекторов, или формы эмиттера и коллектора сложной конфигурации, причем расположение выводов от коллекторных и эмиттерных областей может быть самым разнообразным, поэтому можно предположить, что оптталь-ная конфигурация горизонтального р-п-р транзистора пока еще ие определена.

На рис. 3.6,ж показана конфигурация трехэмиттеряого р-п-р транзистора с вертикальной инжекцией носителей на подложке. Геометрия активных областей этого транзистора полосковая. Зазоры между контактными овнами и активными областями такие же, как у аналогичного п-р-п транзистора, а базовый контакт выполнен по типу гребенки.

Приведенные конфигурации активных областей транзисторньк структур полностью ие исчерпывают все топологические возможности активных элементов, находящих применение в современных АПИМ, однако эдесь рассмотрены основные из них и разработчики микросхем смогут ими воспользоваться в своей практической деятельности. На рис. 3.6 топологические модели каждой транзисторной конфигурации помещены под топологией своего транзистора.



3.3. ТРАНЗИСТОРЫ п-р-п ТИПА

Поскольку для АПИМ полосковая геометрия является самой расвространенной, то прежде всего проанализируем полосковую геометрию п-р-п транзистора с горизонтальной инжекцией носителей, изолированного от других элементов с помощью обратно смещенного р-п перехода (рис. 3.6,с). Для изготовления п-р-п транзистора с вертикальной инжекцией носителей при изоляции его от других элементов микросхемы с помощьк> обратно смещенного р-п перехода необходимо иметь минимум шесть фотошаблонов. Первый фотошаблон предназначен для открытия окна в двуокиси кремния под скрытый подколлекторный я+-слой. Второй фотошаблон требуется для открытия окна в двуокиси кремния под. изолирующую /7-диффузию. Третий фотошаблон при изготовлении п-р-п транзистора необходим для открытия окна в двуокиси кремния в том месте, где должна формироваться его база. Четвертый фотошаблон нужен для открытия окон в тех местах, где будет формироваться эмиттер и я+-СЛ0Й под коллекторный контакт. Пятый фотошаблон требуется для открытия контактных окон к коллекторной, базовой и эмиттерной областям. Шестой фотошаблон необходим для устранения ненужного алюминия, напыленного на всю поверхность пластины.

Паразитные эффекты. Выше уже говорилось о наличии активного паразитного эффекта (паразитного р-п-р транзистора) у п-р-п транзистора с вертикальной инжекцией носителей. Остановимся на пассивных паразитных эффектах, характерных для транзисторных , п-р-п структур, изолированных с помощью обратно смещенного р-п перехода. К пассивным паразитным эффектам прежде всего относят распределенные сопротивления коллектора и базы, а также емкости, транзисторных р-п переходов и перехода коллектор - подложка. Паразитное распределение (объемное) сопротивление коллекторной области начинает заметно сказываться, когда транзистор входит в режим насыщения, так как в этом случае распределенное сопротивление коллектора способствует увеличению падения напряжения на транзисторе. Рассматривая геометрию транзистора (рис. 3.6,а) и предполагая, что минимальный технологический зазор, который может обеспечить оборудование, равен d, а -размер эмиттерного окна в длину составляет bd, определим среднюю длину и среднюю ширину (без учета побонной диффузии) коллекторной области, по которой течет коллекторный ток, а затем и распределенное сопротивление коллекторной области:

r„ = 2/?,„/(6-f3), (3.1).

где RsK - сопротивление слоя коллекторной области.

Пассивное или распределенное (объемное) сопротивление базы между базовым контактом и краем эзяиттер-а определяется анало-

6-1215 8t





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90