Файл: Кремниевые планарные транзисторы..pdf

///

У- дифференциальный коэффициент инжекции эмит­ тера

Глава первая

ОС Н О В Ы П Л А Н А Р Н О Й ТЕХНОЛОГИИ

1.1.Особенности пленарных приборов

Современные кремниевые планарные транзисторы составляют широкий класс приборов с различными параметрами и областями применения.

Наиболее широко распространены транзисторы общего приме­ нения. Они характеризуются невысокими рабочими напряжениями, предельными частотами порядка сотен мегагерц и рассчитаны на токи от единиц до десятков миллиампер. Мощность таких транзис­ торов лежит в пределах от 50 мВт до 1—3 Вт. В пределах своего клас­ са транзисторы общего применения имеют некоторые отличия, свя­ занные в основном с диапазонами рабочих токов и предельных ча­ стот, что приводит к непринципиальным различиям в геометрии активных областей и параметрах материала подложки.

Мощные планарные транзисторы — это, как правило, приборы специального применения, отличающиеся большими рабочими тока­ ми — от единиц до десятков ампер. Рабочие напряжения их и пре­ дельные частоты того же порядка, что и у транзисторов общего при­ менения. Мощные транзисторы, рассчитанные на рабочие напряже­ ния порядка нескольких сотен вольт, выделяют обычно в отдельный класс высоковольтных планарных транзисторов, а мощные транзис­ торы с предельными частотами от 300 МГц и выше составляют класс мощных СВЧ транзисторов.

Мощные СВЧ транзисторы появились несколько позднее планарной технологии, однако, несмотря на это, к настоящему времени они образуют обширный класс приборов, работающих в диапазоне частот до нескольких гигагерц и отдающих мощность десятки, а на частотах до 1 ГГц — сотни ватт.

Отдельно можно выделить высоковольтные планарные транзис­ торы, для которых рабочие напряжения составляют сотни вольт. Большинство транзисторов этого класса рассчитано на малые токи и являются приборами малой и средней мощности. Существуют так­ же мощные высоковольтные транзисторы с рабочими токами до не­ скольких ампер. Рассмотренные классы приборов сложились исто­ рически по мере разработки технологических приемов, конструкций приборов, а также совершенствования технологии произодства планарных транзисторов.

Полезно сравнить кремниевые планарные транзисторы по основ­ ным параметрам с их предшественниками, начиная от первых образ-

10

цов точечных германиевых приборов, далее со сплавными и мезадиффузионными на основе германия и кремния. В табл. 1.1 представ­ лены диапазоны рабочих напряжений, токов и предельных частот для всех четырех типов транзисторов. В ней показано, что кремни­ евые планарные транзисторы превосходят по основным параметрам все имеющиеся типы приборов. Исключение представляют лишь высоковольтные приборы, в которых меза-диффузионные транзисто­ ры имеют более широкий диапазон рабочих напряжений. Следует отметить также, что изготовление мощных планарных транзисторов связано с заметными трудностями по сравнению с производством их по меза-диффузионной технологии, однако планарные приборы име­ ют значительные преимущества с точки зрения надежности и тех­ нологичности, что привело к их широкому распространению.

Планарные приборы обладают специфическими свойствами. Планарный транзистор (рис. 1.1) характеризуется прежде всего тем, что р-п переходы база — коллектор и эмиттер •— база выходят на поверхность кристалла в одной плоскости («плане»), откуда и произошло название «планарный».

Области базы и эмиттера получают диффузией соответствующих примесей (обычно бора и фосфора) в подложку (кремний п-типа). Диффузия этих примесей проводится не по всей поверхности под- *

образом, используется так называемая локальная диффузия с при­ менением масок, обеспечивающих избирательное введение примесей.

В кремниевых планарных транзисторах наиболее распростра­ нена окисная маскировка при локальной диффузии, сущность ко­ торой заключается в создании сплошной маскирующей пленки оки-

Рис. 1.1. Структура планарного п-р-п тран­ зистора:

11