Конструкции МДП–транзисторов на диэлектрической подложке.

Использование структур с эпитаксиально выращенным на диэлектрической подложке (сапфир или шпинель) слоем монокристалического кремния толщиной 0.7… 2,0 мкм с целью изготовления МПД– транзистров целесообразно, так как позволяет существенно снизить паразитные емкости транзистора и коммутационных проводников, избавиться от паразитных транзисторных структур, упростить технологию изготовления МПД – приборов. Транзисторы формируются в изолированных друг от друга островках, что позволяет уменьшить практически до нуля паразитные межэлементные связи через подложку. Диффузия для формирования истока и стока (рис. 23) проводится на всю глубину эпитаксиального слоя, что позволяет получать вертикальные p–n переходы малой площади с малыми емкостями.

МПД– структуры на диэлектрической подложке обладают существенно более высоким быстродействием по сравнению с аналогичными структурами на кремниевой подложке и позволяют, кроме того, несколько сэкономить площадь при создании МДП БИС.

Конструктивно–технологические варианты
исполнения КМДП–БИС

Из всех возможных схем инверторов схема на транзисторах с разными типами проводимости обладает рядом достоинств. Такие схемы называют схемы с взаимодополняющими (комплиментарными) транзисторами (КМДП). Подложки каждого из транзисторов соединены и их истоками, что предотвращает открывания p–n переходов.

Главное преимущество таких микросхем является минимальное энергопотребление. Другим достоинством является повышенная помехоустойчивость в широком диапазоне температур. КМДП–микросхемы могу устойчиво работать в интервале температур от – 60 …+125 °С. Еще одно преимущество КМДМ–микросхем — широкий диапазон напряжений питания (см. табл. 2). Их способность работать при напряжениях питания от 3 до 15 В означает принципиально более высокую независимость от флуктуаций напряжения источника питания, шумов, колебаний температуры.

Структуры КМДП не лишены недостатков. К их числу относится сравнительно низкое быстродействие (см. табл. 2), обусловленное малой скоростью переключения p–МДП–транзисторов из–за низкой подвижности дырок. Другим недостатком КМДП–микросхем, выполненных по традиционной технологии (см. рис. 24), является вероятность защелкивания: вследствие своей близости друг к другу p– и n–канальные приборы вместе могут образовывать сквозные p–n–p–n– или n–p–n–p–структуры, которые ведут себя как кремниевые выпрямляемые выпрямители (тиристоры), т.е. защелкивающиеся приборы, которые обычно срабатывают от бросков тока во входной или выходной цепи. Этот бросок тока попадает в базу n–p–n– или p–n–p–прибора, а раз открывшись, паразитная p–n–p–n–структура остается в этом состоянии вплоть до выключения питания. Решение проблемы защелкивания КМДП–микросхем — в создании изолирующих карманов для каждого типа транзисторов.