Особенности структуры н-п-н БП транзисторов ИМС. Виды изоляции элементов биполярных ИМС. Влияние общей подложки на работу биполярных транзисторов ИМС.

Биполярный транзистор n-p-n типа является ключевым элементом полупроводниковых микросхем. Остальные элементы микросхемы выбираются и конструируются таким образом, чтобы они совмещались с основной структурой. Их изготавливают одновременно с созданием n-p-n транзистора, поэтому конструкция и технология изготовления транзисторов также должна обеспечивать возможность одновременного создания и других элементов (диодов, резисторов, конденсаторов и т. д) на основе полупроводниковых слоев, образованных при формировании эмиттерной, базовой или коллекторной областей транзистора. Таким образом, выбор физической структуры транзистора однозначно определяет все основные электрические параметры микросхемы.

Транзисторы с изоляцией на основе n-p перехода. Данный способ изоляции получил наибольшее распространение при изготовлении микросхем малой степени интеграции. Поскольку обратный ток изолирующего перехода мал, обеспечивается удовлетворительная изоляция транзистора от подложки и других элементов кристалла микросхемы. Области, окруженные со всех сторон изолирующим переходом, называют карманами. В них размещают не только биполярные транзисторы, но и другие элементы микросхемы. Обычно в каждом кармане формируют один элемент, но в некоторых случаях размещают несколько биполярных транзисторов, у которых согласно принципиальной электрической схеме соединены коллекторы.

1 – изолирующая область, 2 – эпитаксиальный слой, 3 – скрытый слой, 4 – базовая область, 5 –

эмиттерная область, 6 – коллекторная приконтактная область

К подложке в периферийной части кристалла микросхемы создают омический контакт (на рисунке не показан). При использовании микросхемы на этот контакт подают напряжение, при котором изолирующий переход всегда смещен в обратном направлении.

В структуре дискретного транзистора отсутствуют изолирующие р+-области, а контактная n+-область и вывод коллектора расположены снизу. Поэтому ряд параметров рассмотренного транзистора хуже, чем у дискретного: выше сопротивление коллекторной области, имеется ток утечки в подложку, ниже граничная частота и быстродействие из-за влияния барьерной емкости изолирующего n-р перехода. Основное достоинство метода изоляции n-р переходом – простота технологии формирования изолирующих областей р+-типа.

В структуре транзистора, изолированного n-р переходом, помимо основного транзистора существует паразитный р-п-р транзистор. Его эмиттером является базовый слой основного транзистора, базой – коллекторная область со скрытым слоем, а коллектором является подложка.