187887. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés előjelhelyes félvezető lineár kombinátor és/vagy átalakító kialakítására
1 887 2 alkotva, a kollektor elektromos tere gyűjti be biztosítva a kollektor áramot. Ha a bázisszélesség megfelelően nagy és a vezérlő elektródákra nem adunk feszültséget, a kollektoráram és a bázisáram egy nagyságrendben lesznek, vagyis az eszköz földelt bázisú áramerősítési tényezője, azaz kollektoráram és bázisáram aránya a bipoláris tranzisztorokhoz képest rendkívül alacsony lesz. Ha ezután valamelyik vezérlő 22 elektródára a bázisrétegben töltés elszegényedést eredményező feszültséget adunk, akkor a félvezető tetróda működéséhez hasonlóan a bázistöltésintegrál csökkentésén keresztül megnövelhetjük a bipoláris tranzisztorszerkezet áramerősítési tényezőjét a vezérlő elektróda alatti szakaszon, vagyis olyan extra kollektoráram összetevőt hozunk létre, ami arányos a vezérlő 22 elektróda feszültségével és a vezérlő 22 elektróda szélességével. Ha több vezérlő elektródára is ilyen jellegű feszültséget adunk, akkor több ilyen kollektoráram komponenst hozunk létre, amelyek természetesen összegződnek a kollektor rétegben olyan kollektoráramot eredményezve a kollektor 19 kivezetésen, amely az egyes vezérlő 22 elektródák feszültségével arányos kollektoráram komponensek összege, vagyis a vezérlő 22 elektródák feszültségére mint bemenő jelekre vonatkozólag additív összegezést hoztunk létre. Az eszköz a félvezető tetródáliQZ hasonlóan tartalmaz egy multiplikativ keverési lehetőséget is a bázisáram és az egyes vezérlő feszültségek, mint bemenő jelek között. Ezt a lehetőséget felhasználhatjuk alapszint beállításra, tiltásra vagy multiplikativ pilot jel bekeverésére. A magas fokú integráltság következtében az egyes vezérlő bemenetek jól párosíthatok, vagyis azonos elektródaszélességet feltételezve (ami technológiai szempontból megfelelően kis hibával teljesíthető), a különböző vezérlő bemenetekre adott azonos bemenőfeszültség azonos kimenő áram változást (kollektoráram változást.) eredményez. Mivel a kollektoráram komponens egyenesen arányos a vezérlő 22 elektród szélességével, szükség esetén az egyes bemenetek a vezérlő elektródák szélességén keresztül jól definiáltán súlyozhatok. A félvezető lineár kombinátor elektromos paramétereit csakúgy, mint a félvezető tetróda esetében főként a 12, 12,20 rétegek adalékkoncentrációja, adalékeloszlása és geometriai felépítése, valamint a vezérlő elektródák alatti szigetelőrétegek vastagsága és minősége határozza meg. Mivel azonban a félvezető keverővei szemben támasztott követelmények jórészt eltérnek a félvezető tetródával szemben támasztottaktól, az eszköz konstrukciója is más szempontok figyelembevételét igényli. A lineár kombinátor kialakításánál általában nem lényeges, hogy laterális bipoláris tranzisztor szerkezetének áramerősítési tényezője nagy legyen, sőt bizonyos alkalmazásokban kívánatos lehet azt minél alacsonyabb szintre beállítani. Lényeges azonban az egyes lineár kombinátor bemenetek pontos párosítottsága, ami jelen esetben azonos szélességű vezérlő elektródákat választva biztosítható, hiszen az alapstruktúra (a laterális tranzisztorszerkezet) közös és így azonos technológiai lépések során a szelet azonos pontján lett létrehozva. Egyes alkalmazási területeken szükséges lehet, hogy a kimenőjel komponens a bemenő jel lineáris függvénye legyen. Ez bár kisebb pontossággal, mint a párosítottság, szintén megoldható megfelelő konstrukciót, vagyis viszonylag vastag szigetelő 21 réteget és magas báziskoncentrációt választva és ezáltal biztosítva, hogy a vezérlésnél a szigetelő 21 réteg kapacitása domináljon és a különböző munkapontokhoz tartozó felületi potenciálérték a bemenőfeszültséghez képest elhanyagolható legyen. A vezérlési tartományt és a vezérlési meredekséget a félvezető tetródához hasonlóan itt is a szigetelő 21 réteg vastagsága és minősége az elektróda anyaga és a bázisadalékolási szintje, valamint adalékeloszlása határozza meg. A kimenőjel tartománya pedig alapvetően a vezérlő 22 elektródák szélességén és a tranzisztorszerkezet áramerősítési tényezőjén keresztül állítható be, de ez a paraméter elektromos úton az emitter-bázis átmenet feszültségének segítségével is széles határok között változtatható. Az 5. és 6. ábra a találmány szerinti elrendezés egy másik megvalósítási lehetőségének felüinézeti képét (5. ábra) és metszetét (6. ábra) mutatja. Ez az elrendezési változat is tartalmaz a 11 alapanyagban emitter 13, bázis 12 és kollektor 20 réteget, valamint a szigetelő 21 rétegen az emitter 13 rétegtől a kollektor 20 rétegig húzódó vezérlő 22 elektródákat és elektróda 23 kivezetéseket csakúgy mint a 12,13,20 rétegek és a 15,17, 19 kivezetések közötti fémes kapcsolat biztosítása érdekében 14,16, 18 kontaktus ablakokat, azzal a különbséggel, hogy itt a 11 alapanyag felel meg a kollektor 20 rétegnek, a bázis 12 réteg pedig teljes egészében magában foglalja az emitter 13 réteget. Technológiai szempontból ez a változat abban tér el a korábbitól, hogy all alapanyagban egy az alapanyaggal ellentétes vezetési típusú réteget, a bázis 12 réteget, hozunk létre diffúzióval vagy implantációval, majd a bázis 12 rétegbe az alapanyaggal megegyező típusú réteget, azaz emitter 13 réteget diffundáltatunk vagy implantálunk. Ezután történik a 14,16,18 kontaktus ablakok nyitása a szigetelő 21 rétegben majd a vezérlő 22 elektródák és a 15,17,19,23 kivezetések kialakítása. Azzal, hogy az emitter 13 réteget a bázis i2 rétegben alakítottuk ki, biztosítani tudjuk, hogy a bázisszélesség hasonlóan a planár bipoláris tranzisztorokhoz kicsi legyen és a bázisban egy gyorsító tér jöjjön létre, miáltal az eszköz a vezérlő 22 elektródák működése nélkül is viszonylag magas áramerősítési tényezővel rendelkezzen. Továbbá, mivel a vezérlő 22 elektródák feszültsége a bázistöltés integrált nemcsak az adalékszint megváltoztatásán keresztül, hanem a bázisszélesség csökkentésén keresztül is befolyásolja, a vezérlési meredekség is lényegesen nagyobb lesz, mint az előző változatnál volt. Ebben az esetben a bázis adalék koncentrációja is magasabbra választható, ami viszont szélesebb vezérlési tartományhoz vezet. A 7. ábra a találmány szerinti elrendezés egy további kiviteli alakjának felülnézeti képét mutatja. Ez az elrendezési változat is tartalmaz a 11 alapanyagban, ami egyben a bázis 12 réteg is, emitter 13 és kollektor 20 réteget, valamint szigetelő 20 rétegén az emitter 13 rétegtől a kollektor 20 rétegig nyúló egymással párhuzamos vezérlő 22 elektródákat és elektróda 23 kivezetéseket csakúgy, mint a 12,13, 20 rétegek és a 15,17, 19 kivezetések kapcsolatát biztosító 14,16,18 kontaktus ablakokat, azzal a különbséggel, hogy itt a vezérlő 22 elektródák szélessége nem azonos, hanem a 2°,21,22,23... számsornak megfelelő egységnyi szélességüek. Technológiai szempontból ennél a változatnál a félvezető 11 alapanyagban, az alapanyaggal ellentétes típusú emitter 13 és bázis 12 réteget hozunk létre diffúzióval vagy implantációval, és ezután történik a 14,16,18 kontaktus ablakok nyitása a szigetelő 21 rétegben, majd a 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 00 65 4
