雙極型電路的隔離工藝
集成電路是將多個器件及其之間的連線制作在同一個基片上,使器件結構分離原件有所不同,即產生寄生的有源器件和無源器件。
寄生效應對電路性能的有一定的影響,因此各個元件之間的隔離是集成電路中必須考慮的問題。雙極型集成電路的基本制作工藝可以分為兩大類。
一類是,需要在器件之間制備電隔離區域的雙極型制造技術,采用的隔離技術主要有pn結隔離、全介質隔離以及pn結-介質混合隔離等。
采用這種隔離技術的有雙極型集成電路,如TTL(晶體管-晶體管邏輯)電路、線性/ECL(Emitter Couple Logic,射極耦合邏輯電路等)。
介質隔離才采用氧化物隔離的方法,即在形成器件區域的周圍構筑一層隔離環,該隔離環是二氧化硅等的絕緣體,保證各元件之間是完全電隔離的。
PN結隔離是指兩個晶體管分別做在兩隔離區內,他們的集電區是n型外延層,兩晶體管集電區間隔著兩個背靠背的pn結,只要使p型襯底的電位比集電區電位低,兩個晶體管就被反向偏置的pn結所隔開,實現電隔離。
二類是,器件之間自然隔離的雙極型工藝制程技術,I2L(intergrated Injection Logic,集成注入邏輯)電路采用這種工藝制程技術。
雙極型器件的工藝流程
以一個四層三結構的雙極晶體管為例,其結構如下圖所示:
在是雙極型集成電路的基本制造工藝中不斷地進行光刻、擴散、氧化的工作。
根據以上四層三結構的雙極型晶體管,其大致的生產流程如下:
1. 襯底選擇:主要確定襯底材料類型;確認襯底材料的電阻率;襯底材料的晶向;
2. 第一次光刻:N+隱埋層擴散孔光刻。
3. 外延層淀積;
4. 第二次光刻:P隔離擴散孔光刻;
5. 第三次光刻:P區基區擴散孔光刻;
6. 第四次光刻:N+發射區擴散孔光刻;
7. 第五次光刻:引線孔光刻;
8. 鋁淀積;
9. 第六次光刻:鋁反刻。
其最終形成的平面和剖面圖如下圖所示:
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