ТИПОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ

При создании полупроводниковых ИС наиболее широко применяется пла-нарно-эпитаксиальиая технология (оиа же используется для изготовления со­временных дискретных транзисторов). Различие в характеристиках транзисторов полупроводниковых ИС и «обычных» транзисторов может быть обусловлено свойствами изолирующей области, в которой находится транзистор иа кристалле полупроводниковой ИС, а также расположением коллекторного вывода (в ин­тегральных структурах он почти всегда «верхний»).

Интегральные диоды обычно создаются нз транзисторных структур. В ка­честве диодов могут быть использованы переходы эмиттер — база и коллектор— база. В некоторых случаях переход эмиттер—база используется как стабилитрон (диод Зенера).

После формирования р-я перехода необходимо сделать в нужных местах контактные площадки и соединить между собой отдельные элементы полупро­водниковой ИС. Если р-я переход был образован методом диффузии, то для получения хорошего контакта необходимо нанести иа поверхность полупровод­никовой пластины слой металла. Это можно сделать, например, вакуумным напылением. После вплавления металла в полупроводник образуются низкоомные структуры тина р-р+ или л-л+. К металлическим контактам методой тер­мокомпрессии прикрепляются внешние выводы. В процессе эяитаксиального на­ращивания можно избежать напыления металлических контактов, вводя там, где «то необходимо, сильнолепированные слои типа р+ или я+. Тогда внешние вы­воды можно присоединять непосредственно к этим слоим тем же методом термокомпрессии.

Отдельные элементы соединяются друг с другом или с контактными пло­щадками—дорожками, изготовленными напылением в вакууме алюминия на предварительно окисленную поверхность полупроводниковой пластины, в кото­рой протравлены окна для осуществления контакта с полупроводниковой струк­турой. Область между любой парой омических контактов на полупроводниковой пластине можно использовать как резистор. Сопротивление такого резистора будет зависеть от длины и поперечного сечения участка, удельного сопротив­ления кремния.

Ток в таком объемном полупроводниковом резисторе будет течь по телу полупроводника, поэтому он меньше подвержен влиянию внешних условий, чем пленочный резистор. Температурный коэффициент сопротивления в зависимости от концентрации примесей может быть различным, однако он, как правило, велик и имеет положительный знак. Сопротивление объемных полупроводни­ковых резисторов ограничивается только размерами полупроводниковой под­ложки и практически может доходить до 40 кОм. Резисторы, выполненные в объеме полупроводниковой пластины, применяются нередко в качестве термо-компенсирующих (по названию области, где они располагаются, их называют коллекторными).

Более известны так называемые «базовые» резисторы (их изготавливают одновременно с базовыми областями л-р-л транзисторов). Это основной тип диффузионных резисторов, у которых проводящий канал имеет проводимость £-типа. Такой канал «ограждается» я-областыо. После подачи иа кристалл питающих напряжений изолирующие р-я переходы запираются и ток из рези-стивиого канала ие может перетекать в соседние области. Кроме того, в ИС широко используются нелинейные, «сжатые» сверху запертым р-я переходом пинч-резисторы. Они высокоомны и не имеют «обычного» эквивалента (это полевой транзистор с малой крутизной).

Для изготовления прецизионных резистивных матриц полупроводниковых ■цифро-аналоговых преобразователей используются напыленные на поверхност­ный слой окисла товкопленочные резисторы. Их номинал легче юстировать с помощью импульсов лазерного излучения.

Для создания в полупроводниковых структурах конденсаторов небольшой емкости можно использовать трехслойную структуру типа p±i-n+. Два слоя такой структуры очень сильно легируют соответствующими примесями, средний слой — беспримесный. Емкость структур p±i-n+ определяется толщиной бес­примесного слоя и мало зависит от значения обратного напряжения.

В качестве конденсатора малого номинала чаще используют смещенный в обратном направлении р-я переход. Диэлектриком в таком конденсаторе служит обедненная носителями область перехода. Для любого полупроводника ем­кость является функцией ширины обедненной зоны и площади перехода. При использовании кремния можно получить удельную емкость р-п перехода до 200000 пФ/см2 при пробивном напряжении в несколько сотен /вольт. Так как ширина обедненной зоны зависит от приложенного напряжения, то и емкость р-п перехода имеет нелинейную зависимость от напряжения.

Конденсаторы иа основе р-п перехода полярные, поэтому они не пригодны для работы в цепях с переменной составляющей напряжения. Последний не­достаток можно устранить, если использовать два последовательно соединен­ных р-п перехода. Емкость такой структуры становится не зависимой от по­лярности рабочего напряжения и меньше зависит от его амплитуды.

Рассмотрим подробнее некоторые особенности типовых интегральных струк­тур. Структура эпитаксиально-диффузиониого транзистора полупроводниковой ИС показана на рис. 2.1. На вертикальном разрезе структуры обозначены пять диффузионных областей: эмиттер, база, эпитаксиальный коллектор, скрытый диффузионный слой я±типа и пластина (подложка). Удельное сопротивление р-типа равно 10 Ом-см. Эпитаксиальный слой я-типа толщиной 25 мкм, выра­щенный иа поверхности пластины, имеет удельное сопротивление 0,5 Ом-см. Под ним расположены диффузионный слой я±типа (обычно мышьяк) с высо­кой концентрацией примесей (более Ю19 атом/см3)