Układy scalone bipolarne
Artykuł zredagowany przez Pana Waldemara Nowakowskiego
Data dodania opublikowania artykułu na tej stronie: 2011-07-09 17:44:31
Ze względu na konstrukcję i technologię wykonania półprzewodnikowe (monolityczne) układy scalone dzielą się na bipolarne i unipolarne. W układach bipolarnych podstawowym i najbardziej skomplikowanym elementem jest tranzystor typu npn. Układy scalone bipolarne (USB) konstruuje się zarówno do zastosowań analogowych jak i cyfrowych w małej, średniej i dużej skali integracji. Układy scalone bipolarne mają kilka charakterystycznych cech dotyczących przede wszystkim technologii ich wytwarzania. Są one wykonywane tzw. Technologią epiplanarną na podłożu krzemowym typu p, w którym oprócz tranzystorów typu npn wytwarza się tranzystory typu pnp, diody, rezystory, w ograniczonym zakresie kondensatory. Cewi w zasadzie nie są wykonywane.
Każdy z wyżej wymienionych elementów znajduje się w odizolowanej od podłoża i innych elementów epitaksjalnej wyspie. Połączenia między elementami są wykonywane, zgodnie ze schematem elektrycznym układu, naniesionymi na powierzchnię płytki ścieżkami metalizacji, przeważnie jest to aluminium. Większość półprzewodnikowych układów scalonych, w tych bipolarnych, konstruuje się w monokrystalicznym krzemie. Decyduje o tym wysoka dopuszczalna temperatura pracy krzemu, małe prądy zaporowe w złączach typu p-n i duże napięcia przebicia złącz. Bardzo ważną cechą, jeżeli nie podstawowa, jest łatwość wytwarzania na powierzchni krzemu dwutlenku krzemu SiO2 przez utlenianie. Dwutlenek krzemu tworzy na powierzchni cienką dobrze przylegającą nieprzepuszczalną warstwę. Służy jako materiał „maskujący” (chroniący obszary, które w danym momencie nie powinny podlegać obróbce technologicznej) podczas procesów selektywnej dyfuzji domieszek, jest warstwą ochronną przed wpływami zewnętrznymi, jest też warstwą izolującą, która umożliwia wykonanie odpowiednich połączeń na powierzchni układu scalonego. Wyżej wymienione cechy sprawiają, że w większość monolitycznych układów scalonych krzem jest i będzie jeszcze długo niezastąpiony. Wytwarzanie bipolarnych układów scalonych wymaga wielu czynności technologicznych. Są one zaprojektowane w taki sposób, aby wytworzyć najbardziej skomplikowany element jakim jest tranzystor bipolarny typu npn. Pozostałe elementy: tranzystor typu pnp, diody, rezystory, kondensatory wytwarza się w ciągu tego samego procesu technologicznego co tranzystory typu npn.