双极型电路的隔离工艺
集成电路是将多个器件及其之间的连线制作在同一个基片上,使器件结构分离原件有所不同,即产生寄生的有源器件和无源器件。
寄生效应对电路性能的有一定的影响,因此各个元件之间的隔离是集成电路中必须考虑的问题。双极型集成电路的基本制作工艺可以分为两大类。
一类是,需要在器件之间制备电隔离区域的双极型制造技术,采用的隔离技术主要有pn结隔离、全介质隔离以及pn结-介质混合隔离等。
采用这种隔离技术的有双极型集成电路,如TTL(晶体管-晶体管逻辑)电路、线性/ECL(Emitter Couple Logic,射极耦合逻辑电路等)。
介质隔离才采用氧化物隔离的方法,即在形成器件区域的周围构筑一层隔离环,该隔离环是二氧化硅等的绝缘体,保证各元件之间是完全电隔离的。
PN结隔离是指两个晶体管分别做在两隔离区内,他们的集电区是n型外延层,两晶体管集电区间隔着两个背靠背的pn结,只要使p型衬底的电位比集电区电位低,两个晶体管就被反向偏置的pn结所隔开,实现电隔离。
二类是,器件之间自然隔离的双极型工艺制程技术,I2L(intergrated Injection Logic,集成注入逻辑)电路采用这种工艺制程技术。
双极型器件的工艺流程
以一个四层三结构的双极晶体管为例,其结构如下图所示:
在是双极型集成电路的基本制造工艺中不断地进行光刻、扩散、氧化的工作。
根据以上四层三结构的双极型晶体管,其大致的生产流程如下:
1. 衬底选择:主要确定衬底材料类型;确认衬底材料的电阻率;衬底材料的晶向;
2. 第一次光刻:N+隐埋层扩散孔光刻。
3. 外延层淀积;
4. 第二次光刻:P隔离扩散孔光刻;
5. 第三次光刻:P区基区扩散孔光刻;
6. 第四次光刻:N+发射区扩散孔光刻;
7. 第五次光刻:引线孔光刻;
8. 铝淀积;
9. 第六次光刻:铝反刻。
其最终形成的平面和剖面图如下图所示:
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