Толщина - базовая область
Cтраница 4
Критическим размером такого триода, ограничивающим частотный предел, является толщина базовой области. Уменьшение ее на один или два порядка позволяет значительно улучшить характеристики триодов. Так как при диффузии обычных донорных или акцепторных примесей в германий толщина диффузионных слоев может быть очень малой ( порядка 30 - 6 см), то именно диффузия является основным методом изготовления высокочастотных приборов. Кроме того, время и температура, необходимые для получения тонких диффузионных слоев, таковы, что допускают точный контроль глубины проникания и концентрации примесей. [46]
Замечание относительно стремления к увеличению LS относится в первую очередь к кремниевым транзисторам. Иногда в германиевых или даже в кремниевых транзисторах, если толщина базовой области очень мала, приходится ограничивать величину LB, чтобы понизить Вст до разумного уровня. [47]
Экспериментальные исследования показали, что скорость распространения включенного состояния равна примерно 0 1 мм / мкс. В [27] обнаружена некоторая ( вообще говоря, довольно слабая) зависимость скорости распространения от толщин базовых областей, удельного сопротивления широкой га-базы и времени жизни дырок в ней. [48]
Значение / ги характеризует качество эмиттерного перехода. Наконец, параметр / z2i характеризует качество исходного материала и обработки поверхности, а также толщину базовой области транзистора. [49]
Однако при этом возникают затруднения в получении достаточно однородных переходов большой площади и в управлении толщиной базовой области. [50]
 |
Выходная характеристика. [51] |
Выбирая достаточно большие удельное сопротивление и толщину высекоомной прослойки исходного полупроводникового кристалла, а также легируя до необходимого уровня концентрации базовую область меза-планар - Н ого транзистора, можно обеспечить очень высокое пробивное напряжение коллектор - база ( свыше 1000 в) и исключить вероятность появления прокола. Так как слишком большой уровень содержания примесей в базе приведет к уменьшению коэффициента инжекции у, толщина базовой области в столь высоковольтных меза-планарных транзисторах во избежание прокола не может быть очень маленькой. Предельная частота таких приборов не превосходит нескольких мегагерц. [52]
Исследования этого эффекта показали, что он зависит от концентрации базовой примеси вблизи эмиттерного перехода и от толщины базовой области. Он практически не проявляется, если концентрация базовой примеси у перехода намного меньше, чем 1018 ат / см3 и если толщина базовой области под эмиттером больше чем 2 мк. По всей видимости процесс оттеснения происходит во время охлаждения структур после диффузии эмиттера. Во всяком случае установлено, что при более медленном охлаждении явление оттеснения может быть выражено гораздо сильнее, чем при быстром. [53]
Поэтому в проблемах, возникающих при создании высоковольтных транзисторов этих двух типов, много общего. Как и в случае сплавных транзисторов при создании высоковольтных транзисторов с диффузионными эмиттером ч коллектором выбор удельного сопротивления исходного полупроводника и толщины базовой области осуществляется таким образом, чтобы получить максимально возможные значения пробивного напряжения перехода коллектор - база и напряжения прокола. Для кремниевых транзисторов, полученных с помощью двусторонней диффузии, могут возникнуть опасения, что спад времени жизни в результате термообработки очень сильно ограничит максимальную толщину базы и, следовательно, допустимое напряжение. Эти величины времени жизни не дают, однако, возможности получить в диффузионных транзисторах такую же толщину базовой области, как в сплавных приборах. Тем не менее, по пробивным напряжениям кремниевые транзисторы с диффузионными эмиттером и коллектором не уступают кремниевым сплавным п-р - п транзисторам. Если, сравнить распределение примесей IB этих приборах ( см. рис. 2 - 10 и 2 - 15), то можно заметить, что в диффузионных приборах пространственный заряд коллекторною перехода может расширяться не только в базовую область, но и Б сторону коллектора. [54]
Создается изотопный тыльный барьер обычно дополнительной диффузией примеси, обеспечивающей подлегирование тыльной поверхности. Преимущества СЭ с изотипным тыльным барьером проявляются в том случае, когда диффузионная длина неосновных носителей в базовом слое сравнима с толщиной базовой области. Поэтому в таких СЭ в качестве исходного материала необходимо использовать кремний с высокими значениями LD и т неосновных носителей. [55]
Обычно уровень легирования базовой области высокочастотных планарных транзисторов таков, что прокол не должен наблюдаться при любых напряжениях, не превосходящих напряжение пробоя перехода коллектор - база. Однако в тех случаях, когда на поверхность планарных структур при их изготовлении попадают посторонние частицы, особенно содержащие примесь фосфора, толщина базовой области под эмиттером может в отдельных точках оказаться очень тонкой и в этих местах при достаточно малых напряжениях будет происходить прокол. Поэтому, для того чтобы в мощных планарных транзисторах полностью исключить прокол, необходимо обеспечить достаточно низкий уровень загрязнений при проведении всех процессов диффузии и окисления. [56]
Современные мощные высокочастотные транзисторы работают на частотах порядка нескольких сотен или даже тысяч мегагерц. Если считать, что в правильно сконструированном приборе рабочая частота может быть сравнима с предельной частотой / т, то и в этом случае, для того чтобы обеспечить работоспособность транзистора, необходимо создавать структуры с толщиной базовой области порядка десятых долей микрона. Транзистор с такой толщиной базы рассчитан на малые мощности. В мощных высокочастотных транзисторах наименьшая достигнутая толщина базовой области имеет, по-видимому, порядок 0 3 мк. Получение транзисторных структур с такими тонкими базовыми слоями представляет собой очень сложную технологическую задачу. В § 3 - 6 и 5 - 3 уже отмечалось, что при необходимости создания очень тонких базовых областей глубина перехода эмиттер - база также должна быть весьма малой. [57]
При токе / 1 отрицательное сопротивление становится очень большим ( область / / /) и прибор включается. Небольшие значения отрицательного сопротивления ( область / / i) наблюдаются при величине тока, проходящего через прибор, в пределах от 10 - 7 а до приблизительно 10 - 3 а - Верхний предел этого участка соответствует току включения прибора 1, величина которого растет с увеличением площади перехода прибора и с возрастанием толщины базовых областей. Величина тока включения прибора снижается с возрастанием времени существования неосновных носителей в материале базы. [58]
Страницы: 1 2 3 4