247 (48)

247

Konstrukcja i technologia tranzystora bipolarnego

Na rysunku 5.7 przedstawiono rozkłady koncentracji domieszek w tranzystorze stopowym (bezdryftowym) i tranzystorze epiplanarnym (dryftowym). To, że jeden tranzystor jest typu p-n-p, a drugi n-p-n, nie ma istotnego znaczenia. Obie technologie umożliwiają wytwarzanie tranzystorów zarówno p-n-p jak i n-p-n, lecz najczęściej tranzystor germanowy stopowy jest typu p-n-p, a krzemowy planarny — typu n-p-n. Na rysunku 5.7a, c przedstawiono rozkłady koncentracji N_A, N _D oraz N _DA = (N_D — N_A). Dla lepszej przejrzystości na rys. 5.7b, d pokazano w skali liniowej nieco wyidealizowane rozkłady N_DA(x) w obu tranzystorach. Najistotniejszy jest różny rozkład koncentracji domieszek w obszarze bazy obu tranzystorów, tj. stała wartość N_DA w bazie tranzystora stopowego i malejąca zależność N_DA (x) w bazie tranzystora epiplanarnego (maleje wartość bezwzględna |A^TDy4|).

Warstwa

epitaksjalna

Wycinek do modela jednowymiarowego

Rys. 5.8

Schematyczny przekrój struktury tranzystora opiplanamego: a) rysunek szczegółowy bez zachowania skali; b) rysunek w skali

Strukturę tranzystora epiplanarnego przedstawiono na rys. 5.8a, b, kolejne zaś fazy jego wytwarzania — na rys. 5.9. Jest to tranzystor typu n-p-n, choć, ściśle biorąc, ma on bardziej złożoną strukturę n⁺⁺-p⁺-n-n⁺⁺. Podłoże typu n⁺⁺ jest to bardzo silnie domieszkowana płytka krzemu o grubości ok. 150 pm. Podłoże spełnia funkcję nośnika mechanicznego dla właściwej struktury tranzystora, a pod względem właściwości elektrycznych wymaga się, by metariał podłoża miał jak najmniejszą rezystywność (chodzi o to, by rezystancja szeregowa kolektora była jak najmniejsza).

Oczywiście w silnie domieszkowanym półprzewodniku typu n⁺⁺ nie można wytworzyć tranzystora, gdyż nie ma możliwości przekompensowania bardzo dużej koncentracji domieszek, tj. nie można uzyskać warstwy typu p spełniającej funkcję bazy. Dlatego na powierzchni podłoża osadza się słabo domieszkowaną warstwę epitaksjalną typu n, w której jest wykonywana właściwa struktura tranzystora. Warstwa ta spełnia funkcję obszaru kolektora, przy czym końcówka kolektora może być wyprowadzona „od spodu” lub „na wierzchu” płytki. W procesie dwukrotnej dyfuzji lokalnej wytwarza się najpierw warstwę typu p⁺, stanowiącą obszar bazy, a następnie — warstwę typu n⁺ *, stanowiącą obszar emitera. Jeżeli końcówka kolektora jest wyprowadzona „na wierzchu” płytki, to jednocześnie z emiterem wytwarza się również warstwę n^{+ +} w obszarze kolek-