集電極擴散隔

集電極擴散隔離器——在把雙極積體電路大規模集成化時的最大障礙是隔離，這種結構的目的是儘可能減少隔離所需的面積。集電極擴散隔離(CDI）的特點是把集電極的引出區同時也作為隔離區使用。

基本介紹

• 中文名：集電極擴散隔離
• 外文名：Collector diffusion isolation
• 縮寫：CDI
• 領域：電力電子

歷史

集電極擴散隔離(CDⅠ)技術是60年代由美國貝爾電話實驗室的 Murphy及 Glinski1l提出來的。工藝技術的不斷完善和改進衍生出多種集電極擴散隔離技術,滿足了高密度集成的積體電路的發展要求。英國佛蘭第公司於1972年底發表了用CDI工藝製作出的1024位RAM121。CDI工T藝70年代已趨成80年代廣泛用於ULAS、單片A/D、16位用微處理器系列和高可靠TTL系列等產品中。

自六十年代雙極型積體電路問世以來,隔離技術經歷了幾個主要發展階段。即從六十年代的pn結隔離、七十年代的SO2發展到八十年代的源槽隔離。但是,國內早期研製,尤其是生產雙極型積體電路,主要採用的是pn結隔離三種方法(SBC、CDI、3D)中的標準埋層集電極(SBC)結構。

與過去的電晶體相比幾個不同點:

1)過去的集電極是使用n型外延生長層,而CDI只是使用n+型擴散隱埋層。

2)基區層過去是在集電極n型外延層上做P型擴散形成的,而在CD結構中卻是由P型外延層形。

3)過去是使P型雜質一直擴散到矽襯底上來進行隔離,而在CDI中卻是把n型雜質一直擴散到n+隱埋層(即集電區),隔離與集電極引出是同時進行的。

集電極擴散隔離的工藝流程如下

p“Si單晶襯底製備→埋層氧化→光刻→n’埋層擴散(R,=15~25Ω,x=35m)→外延(P型,m,=2~3μm,p=0.2Q·cm)→p’(硼)擴散(無掩蔽)→光刻→n(磷)集電極穿透擴散(R~69)→光刻③→發射極(磷)擴散→光刻→熱處理→晶片中測,…

集電極擴散隔離技術特點

1)由於消除了隔離擴散,而讓它並用集電極引出擴散區,所以減小了面積,提高了集成度。

2)可以簡化工藝,即可以省去隔離擴散工藝。

3)由於沒有高電阻率的集電區,所以降低了集電極串聯電阻,由於沒有存儲效應,所以縮短了開關時間。

4)反向β(把集電區作為發射區,發射區看作集電區時)值大。

5)基極與集電極之間的耐壓低。

以3)和1)兩點在設計電路時必須充分注意。

在實際運用中,是在P型外延層上進一步增加一層P+型擴散層做為基區層,這除了住構成電阻時用它來調整方塊電阻以外,還具有防止表面反轉為N型,在基區內發生內電場、以及防止從發射極的側面注入載流子等作用。