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

ла, увеллчивающийся от входа к выходу усилителя. На практике снижение потенциала осуществляется или путем подачи напряжения смещения, или путем применения транзисторов с противоположным типом проводимости, причем последний способ более рационален. Поэтому в АПИМ, где основными транзисторными структурами являются п-р-п структуры, транзисторы р-п-р типа играют существенную роль.

Как уже отмечалось, в АПИМ получить р-п-р транзисторы с высокими параметрами и характеристиками без дополнительных технологических операций практически невозможно. И все же, если смягчить требования к характеристикам и параметрам р-п-р транзисторов, то их можно изготавливать в процессе реализации п-р-п транзисторов без дополнительных технологических операций.

В настоящее время при реализации р-п-р транзисторов в аналоговых микросхемах стараются не усложнять производство микросхем дополнительными технологическими операциями, поэтому в современных АПИМ можно встретить в основном три типа р-п-р транзисторов: транзисторы, изготавливаемые методом троргной диффузии, транзисторы нэ подложке и транзисторы с горизонтальной инжекцией носителей.

Изготовление р-п-р транзисторов методом тройной диффузии. Транзисторная р-п-р сруктура, изготовленная методом тройной диффузии, является расширением известной п-р-п структуры с двойной диффузией. В этом случае дополнительная р-диффузия используется для создания эмиттера р-п-р транзистора. Такой р-п-р транзистор (см. рис. 3.1,г) получается изолированным дважды обратно смещенными р-п переходами: первый раз р-п переходом эпитаксиальный п-слой - подложка р-типа и изолирующая р-диффузия, а второй - эпитаксиальный п-слой - р-коллектор.

Отсюда все р-п-р транзисторы, изготавливаемые методом тройной диффузии, можно помещать в одном «кармане», как это имеет место при реализации диффузионных базовых резисторов. Основная трудность в технологии изготовления р-п-р транзисторов методом тройной диффузии заключается в необходимости последовательного повышения концентрации примеси на всех этапах диффузии [47].

7-1215 97



транзистор р-п-р типа на подложке. Как ранее отмечалось, р-п-р транзистор с вертикальной инжекцией на подложке (см. рис. 3.1,6, в) можно получить без дополнительных технологических операций при изготовлении п-р-п транзистора, если последний изолируется от подложки с помощью обратно смещенного р-п перехода. Правда, у этого дополняющего (паразитного) р-п-р транзистора коллектором является подложка, на которую подается самый отрицательный потенциал источника питания, что, конечно, значительно ограничивает возможности его применения.

Однако сначала остановимся яа трудностях, связанных с получением высоких параметров у р-п-р транзисторов яа подложке.

Во-первых, база р-п-р транзистора формируется в эпитаксиальном слое. Ее толщина - это разность между глубинами залегания коллекторного перехода и подложки w=Xj-Xjp. При толщине эпитаксиального слоя 8-10 мкм толщина базы получается около 7 мкм, что на порядок больше толщины базы п-р-п транзистора с вертикальной инжекцией носителей. В толстой базе будет сильнее проявляться явление рекомбинации, что, конечно, будет уменьшать коэффициент передачи тока транзистора. Однако такая, казалось бы, большая толщина базы р-п-р транзистора, оказывается, не так сильно влияет на его коэффициент передачи" тока. Это связано с те.м, что эпитаксиальный материал, в котором сформирована база, не ко.мпенспруется примесями, а значит имеет хорошую продолжительность жизни носителей и диффузионную длину, чго чает возможность получить коэффициент передачи тока р-п-р транзистора иа подложке порядка 30. Естественно, толщину базы р-п-р транзистора можно уменьшить, если выращивать более тонкий эпитаксиальный и-слой. Но это повлечет за собой ухудшение параметров основных п-р-п транзисторов (у них увеличится распределенное сопротивление коллектора и уменьшится напряжение пробоя)

Во-вторых, параметры р-п-р транзистора получаются невысокими в результате сравнительно высокого удельного сопротивления коллекторной области и области базы, что способствует установлению концентрации тока у р-п-р транзисторов при его более низких уровнях, чем у п-р-п транзисторов. А это значит, что у р-п-р транзисторов, имеющих с п-р-п транзисторами одинаковые размеры, коэффициент передачи тока будет уменьшаться при более низких значениях тока. Кроме того, коэффициент инжекции эмиттера у р-п-р транзистора будет меньший, чем у п-р-п транзистора при прочих равных условиях. А повышение поверхностной концентрации р-диффузии с целью повышения коэффициента инжекщш эмиттера р-п-р транзистора приведет к понижению этого параметра у п-р-п транзистора. И, наконец, паразитная коллекторная емкость р-п-р транзистора будет намного больше, чем у п-р-п транзистора, а сочетание большой коллекторной емкости с большим сопротивлендам базы приведет к ухудшению частотных характеристик р-п-р транзистора (т от 10 до 30 МГц). Таким образом, р-п-р транзисторы на подложке могут применяться или в эмиттерных повторителях, или в выходных двухтактных каскадах операционных усилителей. Более



широкое применение в аналоговых микросхемах могут найти горизонтальные р-п-р транзисторы.

Транзистор р-п-р типа с горизонтальной инжекцией носителей. Ограничения, налагаемые на применение р-п-р транзистора с вертикальной инжекцией носителей на подложке, который практически может применяться только iB схемах с общим коллектором, полностью снимаются, если создавать р-п-р транзистор с горизонтальной инжекцией иосителей (ом. рис. 3.1,(3, е). В этом транзисторе, как и во всех биполярных транзисторах, неосновные носители, инжектируемые эмиттером, идут через базу к коллектору. Поскольку эффективная толщина базы транзистора зависит от расстояния между CTOpOHHiMH эмиттерной и коллекторной области, то желательно, чтобы эмиттер и коллектор были по возможности ближе друг к другу. Так как эмиттер и коллектор такого типа р-п-р транзистора изготавливаются во время одного и того же диффузионного .цикла и между э.миттерной и коллекторной диффузиями не требуется никаких совмещений фотошаблонов, то допуск на пространство между эмиттером и коллектором определяется в основном допуском на регулирование протяженности горизонтальной диффузии, т. е. практически допуском на регулирование глубины залегания р-п перехода.

Транзисторы р-п-р типа с горизонтальной инжекцией -можно жготавливать без дополнительных технологических операций, не требуется дополнительного маскирования или диффузии. Нетрудно заметить, что в эмиттерной и коллекторной областях такого транзистора возникают паразитные р-п-р транзисторы на подлож,ке. Так как в ана.чоговых микросхемах основные р-п-р транзисторы работают в нормальном активном режиме, то паразитный р-п-р транзи-сгор, образованный коллекторной областью основного транзистора, пмеет два обратно смещенных р-п перехода и на его работу не будет оказываться влияния, тогда как паразитный р-п-р транзистор, образованный эмиттерной областью основного транзистора, будет работать в норма.чьном активном режиме и снижать коэффициент передачи тока пос.чеднего.

С целью у.меньшения действия паразитного р-п-р транзистора необходимо, чтобы коллектор окружал эмиттер, когда на него будет зюпадать наибольшее число носителей от стенок эмиттера, При этом для диффузионного окна эмиттера должна использоваться -минимальная его ширина, чтобы получить наибольший коэффициент отношения площади стенки эмиттера к площади его дна, что -позволяет хншимизировать влияние паразитного транзистора; для этой же цели применяют скрытый п+-слой. Для увеличения коэффициента передачи тока р-п-р транзистора с горизонтальной инжекцией применяют Зскоряющее поле, чтобы инжекция возни-кала не на дне эмиттера,





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