этом сопротивление г коллекторного слоя в целом оказывается чрезмерно большим. Выходом из положения является планарно-эпитаксиальная технология, т. е. использование высокоомного эпитаксиального слоя на низкоомной подложке (рис. 4-54, а) или - в технологии интегральных схем - использование скрытого п*-слоя (рис. 4-54, б), получаемого на дне лунки до изготовления

основной структуры. В обоих

Si02

Рис. 4-53. Этапы изготовления планаркого транзистора.

а - пластина перед диффузией базы; б - пластина перед диффузией эмиттера; е - пластика перед нанесением контактов; г - результирующая структура транзистора.

случаях ТОК протекает в горизонтальном направлении по низкоомному слою, тогда как коллекторный р-п переход расположен в высокоомном слое (т. е. пробивное напряжение достаточно велико).

Рис. 4-54. Способы уменьшения Поперечного сопротивления коллекторного слоя. Точками показан путь тока.

о - низкоомная подложка с высоко-омным эпитаксиальный слоем; б - скрытый низкоомный ftb-слой.

Фотолитография. Процесс фотолитографии [83] неоднократно упоминался как одно из важных средств современной полупроводниковой техники. Сущность фотолитографии применительно к кремниевой планарной технологии состоит в следующем (рис. 4-55).

На поверхность двуокиси SiOg наносится равномерный слой фотоэмульсии, так называемого фоторезиста. Сверху на слой фоторезиста накладывается стеклянная маска с прозрачными и зачерненными участками - фотошаблон. Сквозь эту маску засвечивают фоторезист ультрафиолетовым светом, как при обычной контактной фотопечати. После этого пластину с фоторезистом проявляют; в процессе проявления засвеченные участки фоторезиста стравливаются, и Б этих местах обнажается поверхность двуокиси кремния.

Оставшийся (незасвеченный) слой фоторезиста подвергают термическому дублению - полимеризации, в результате чего этот

ТраВитель

Свет

5г0г

а) б) в)

Рис. 4-55. Основные этапы фотолитографии по кремнию.

а - процесс засветки фоторезиста (ФР) через фотошаблон (ФЩ); б - травление оксидной пленки через окно в проявленном и задубленном фоторезисте; в - пластина после удаления фоторе- зиста.

слой становится нечувствительным к химическим травителям. Поэтому, когда на следующем этапе пластину подвергают травлению, растворяются лишь обнаженные участки двуокиси кремния, вплоть до поверхности самой пластины, вследствие чего в оксидной маске получается необходимая совокупность окон , через которые в дальнейшем проводят локальную диффузию.

Заключительным этапом фотолитографии является удаление задублен-ного слоя фоторезиста, после чего пластина с оксидной маской готова к использованию для проведения диффузии.

Изготовление накладных фотошаблонов представляет самостоятельную, достаточно сложную задачу, поскольку размеры окон в настоящее время нередко составляют всего несколько микрон, а следовательно, края этих окон должны выполняться с еще большей точностью. Цикл производства фотошаблонов (рис. 4-56) начинается с Рис. 4-56. Этапы изготовле- - ния фотошаблона под окна

вычерчивания оригинала в масштабе омических контактов

: 1 и более по отношению к ре- (рис. 4-53, в). Масштабы не альным размерам будуп1его рисунка. выдержаны.

Такое вычерчивание (или чаще, выца- о - оригинал; б - промежу-

rvom. ТОЧНЫЙ негатив; в - участок

РаПЫваНИе на тонком непрозрачном фотошаблона после-мулЬтипли-

слое) осуществляется на специальных кации,

прецизионных установках - координатографах. Далее следует промежуточный отсъем - (ютографирОБание оригинала с умень-ением размеров в 20-40 раз. Полученный негатив использу-

ется для размножения изображений {мультипликации), поскольку групповой метод производства предполагает изготовление множества однотипных структур (диодов или транзисторов) на одной пластине. Мультипликация осуществляется путем шагового перемещения фотопластинки и последовательного экспонирования на нее промежуточного изображения с одновременным уменьшением его размеров до окончательного масштаба. Полученный фотошаблон хранится в качестве эталона; с него переснимаются рабочие копии .

Одиночные фотошаблоны являются редким исключением. Обычно для изготовления любого диода или транзистора требуется комплект согласованных шаблонов (из 4-5 шт. и более), каждый из которых используется на соответствующем этапе технологического процесса для создания той или иной конфигурации окон Б оксидной маске.

Глава пятая РАЗНОВИДНОСТИ ТРАНЗИСТОРОВ

5-1. ТОЧЕЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР

Точечные транзисторы были первыми полупроводниковыми трехполюсниками, в которых обнаружился эффект усиления.

Открытие усилительного эффекта в полупроводниковом приборе было предопределено интенсивными исследованиями германиевых и кремниевых точечных диодов в 1943-1948 гг., поскольку эти диоды играли важную роль в новой для того времени области науки и техники - радиолокации.

В июне 1948 г. Д. Бардин и В. Браттейн, исследуя поверхностные явления Б точечном германиевом диоде, расположили вблизи основного контакта диода еще одну иглу - зонд (рис. 5-1). Оказалось, что если зонд находится под достаточно большим обратным напряжением, то ток в его цепи повторяет изменения тока через основной контакт, а мощность в цепи зонда может превышать мощность Б цепи контакта [84]. Это явление после соответствующих технологических и конструктивных разработок было реализовано в виде точечных транзисторов. Теория последних достаточно сложная; поэтому ограничимся описанием ее основных положений.

При формовке контактов точечного транзистора под эмиттерной иглой образуется слой р-типа, а под коллекторной иглой - двойной р-п слой (рис. 5-2). Такая асимметрия контактов обу-

* В процессе фотолитографии фотошаблоны изнашиваются, и их время от времени приходится заменять.

2 Далее везде имеются в виду германиевые транзисторы, так как в период развития точечных транзисторов методы очистки кремния и получения в нем р-п переходов еще не были освоены.