2.1.5 Новые структуры биполярных транзисторов.

Рассмотренные выше структуры биполярных транзисторов не полностью удовлетворяет возрастающим требованиям к параметрам транзисторов, необходимых для создания сверхбольших, сверхскоростных и сверхвысокочастотных микросхем. Остаются актуальными задачи уменьшения площади, повышения быстродействия и граничных частот транзисторов.

В последние годы в технологии и конструировании биполярных микросхем наблюдается период ускоренной модернизации, что является следствием успешного решения проблем миниатюризации биполярных транзисторов. Разработано большое число новых конструкций (несколько десятков) биполярных транзисторов с уменьшенными размерами и улучшенными электрическими параметрами. Структуры транзисторов становятся специализированными, т.е. оптимизированными для микросхем определенного типа.

В структурах транзисторов широко используют слои поликристаллического кремния, легированного нужными примесями. В процессе изготовления микросхем эти слои могут служить источниками примесей при формировании методом диффузии эмиттерных областей и областей сильнолегированной базы.

2.1.6 Диодное включение транзисторов.

В биполярных микросхемах в качестве диодов широко использую транзисторы в диодном включении. Диоды с различными электрическими параметрами можно получить на основе одинаковых транзисторных структур, выбирая соответствующую схему включения. На рис 2.5 приведены пять возможных схем включения транзисторов. К основным параметрам таких диодов относятся прямое напряжение на диоде при заданном прямом токе, обратный ток при заданном обратном напряжении, напряжение пробоя и время восстановления обратного сопротивления. Все эти параметры зависят от схем включения транзисторов.

Р ис.2.5

2.1.7 Биполярные и полевые транзисторы на одном кристалле.

В некоторых аналоговых микросхемах используют полевые транзисторы у управляющим p-n переходом. Известно, что в отличии от биполярных транзисторов полевые характеризуются значительно большим входным сопротивлением и меньшим уровнем шумов, но уступают им по быстродействию и занимают большую площадь. Поэтому полевые транзисторы применяют во входных каскадах аналоговых микросхем, а в остальных каскадах используют биполярные транзисторы. В связи с этим возникает необходимость формирования на одном кристалле биполярных и полевых транзисторов с управляющим p-n переходом.

Н а рис 2.6 показана структура, созданная по изопланарной технологии и содержащая биполярный транзистор VT1 n-p-n типа и полевой транзистор VT2 с каналом p-типа. Конструкция биполярного транзистора аналогична приведенной на рис. 2.3.

Рис. 2.6

Истоком и стоком полевого транзистора служат области p⁺ -типа, полученные ионным легированием бором одновременно с областью пассивной базы биполярного транзистора. Каналом является область 1 p-типа, создаваемая специальным легированием бором. Дозу легирования канала и энергию ионов подбирают таким образом, чтобы канал формировался на некотором удалении от поверхности, а над ним сохранилась область 2 n-типа, которая, как и расположенная под каналом область n-типа (эпитаксиальный слой), выполняет функцию затвора.

Благодаря тому, что канал не соприкасается с поверхностью полупроводника, снижается уровень шумов, увеличивается подвижность дырок в канале и крутизна транзистора. Контактная n⁺-область затвора, как и коллекторная область биполярного транзистора, используется для создания омического контакта к более высокоомному эпитаксиальному слою n-типа. Скрытый слой n-типа в структуре полевого транзистора необходим для уменьшения сопротивления области затвора и улучшения его частотных характеристик.