товлечия таких ИС предварительно на поверхности исходной пластины из монокрисг аллического кремния с проводимостью п-типа формируется слой с высокой концентрацией примесей - слой п+, который затем играет лишь вспомогательную роль - используется для уменьшения сопротивления насыщения коллектора. С помощью соответствующего маскирования на поверхности пластины вытравливают глубокие канавки, а затем получившаяся поверхность окисляется. Поверх окксного слоя выращивают толстый слой поликристаллического кремния, пластина переворачивается и со стороны монокристалла материал отшлифовывается до обнажения окисного слоя. В результате области с д-проводимостью оказываются изолированными с помощью слоев ЗЮг и объемом поликристаллического кремния. Отдельные элементы выполняются такими же ыетодалш диффузии примесей в п-слой, как и в предыдущем случае. Устранение паразитного взаимодействия между пассивными элементами позволяет улучшить параметры ИС. В некоторых случаях удается расширить полосу усиления в 1,5-2 раза [1, 15].

1.1.2. Гибридные ИС

Гибридные ИС можно представить как микроминиа-тюризированные схемы из отдельных компонентов и кристаллов, которые монтируются на изолирующей подложке, а соединения между ними выполняются проводниками с помощью термокомпрессионной сварки или нанесением на подложку рисунка, полученного металлизацией. Эти схемы отличаются большой гибкостью изготовления и широким диапазоном применений. По своим электрическим параметрам гибридные схемы, как правило, превосходят свои аналоги на дискретных компонентах, что связано с малыми размерами компонентов и их выводов. При крупносерийном производстве гибридные ИС менее выгодны, чем полупроводниковые, из-за того, что в их технологический процесс входят ручные операции сборки.

В некоторых случаях в одном полупроводниковом кристалле выполняется лишь часть схемы, состоящей из нескольких элементов. Например, в случае малошу-мящего усилителя в одном кристалле можно разместить входной малошумящий транзистор, в другом -

транзистор общего усилителя и в третьем - выходные эмиттерные повторители, резисторы и схемы стабилизации смещения. В таком варианте технологические преимущества полупроводниковых микросхем удается совместить с таким преимуществом гибридных схем, как устранение паразитных связей.

Из сказанного видно, что в распоряжении разработчика интегральных схем имеется несколько технологических методов, а выбор одного из них определяется комплексом требований к реализуемой схеме. Чтобы сделать обоснованный выбор, разработчик должен быть знаком со структурой и параметрами элементов и компонентов ИС и паразитными элементами.

1.1.3. Элементы полупроводниковых ИС

Для их изготовления применяют процессы, аналогичные описанным выше. Остановимся на характеристиках этих элементов.

Транзисторы. Ширина базы является наименьшим размером транзистора (рис. 1. 1). Когда транзистор работает в прямом активном режиме, все избыточные неосновные носители в области базы инжектируются через переход эмиттер - база. Почти весь поток этих носителей проходит непосредственно под эмиттером, и, следовательно, можно говорить об одномерности этого потока в области базы.

канал р*типа Ширина базы 0,5 мкм

(изолирующая Sii толщиной [мкм Эмиттер п-типа диркрузия) ( SiOz толщиной 0,6 тм / Ваза р-типа

ЗайрШёШыи слей п--типа

Коллектор п-типа (эпитаксиальный слой)

Подложка р~типа

Коллекторный контакт п-тит, полученный дигргризией

Подложка п-типа

Рис. 1.1

Поперечное сечение транзистора ИС. Все размеры в микронах

Рис. 1.2

Транзисторы с разной геометрией (вид сверху)

На этом рисунке также видно, что в коллекторе имеются два слоя - с низкой и высокой концентрацией примесей п- и П+-ТИПОВ. Та часть коллектора, которая находится непосредственно под базовой областью, выполняется из высокоомного материала, что позволяет уменьшить емкость перехода коллектор - база. Упоминавшийся ранее низкоомный п+-слой обеспечивает малое сопротивление току на пути от коллекторной области, находящейся под эмиттером, к контактам коллектора. Такое решение наряду с уменьшением сопротивления тела коллектора улучшает частотные свойства транзистора. Последовательность технологических процессов, позволяющих получить транзистор, изображенный на рис. 1.1, подробно описана в [I-3].

При разработке транзисторов ИС можно изменять как их геометрию, так и параметры циклов диффузии. Примеры транзисторов с разной геометрией приведены на рис. 1.2. Две базовые полоски (контакты) позволяют уменьшить сопротивление базы (рис. 1.2,а). Если ограничиться только одной базовой полоской (рис. 1.2,6), можно уменьшить площадь базы, а следовательно, и емкость коллектор - база. В этом случае упрощается также выполнение соединений. В транзисторе с показанной на рис. 1.2,s геометрией увеличивается периметр эмиттера, за счет чего уменьшается влияние эффекта вытеснения тока к периферии эмиттера, что увеличивает его эффективность. Обычно при узком эмиттере улучшаются усилительные свойства прибора, а при небольшой ширине базы - его частотные свойства.

Если применять неглубокую диффузию для формирования эмиттера и базы, то можно уменьшить емкость боковых стенок эмиттера, сопротивление базы и эффект вытеснения тока в эмиттере, так как при этом результирующая концентрация примеси в базе больше. При этом емкость эмиттера уменьшается несмотря на то, что емкость на единицу его площади получается больше из-за более высокой концентрации примесей в базе, преобладающим остается эффект уменьшения площади