1.8 Grundlagen der Digitaltechnik

Informatik V, Kap. 8, WS 98/99
Nachdem so zunächst die Oberfläche des Oxids selektiv geöffnet wurde, wird anschließend ein
Ätzmittel verwendet, das nur das Oxid, nicht aber den stehengebliebenen Resist angreift. Meistens
wird zum Ätzen Flußsäure (HF) verwendet. Damit wird nun seinerseits das Oxid an den belichteten
Stellen geöffnet.
Damit existiert nun das für eine selektive Diffusion benötigte Fenster.
Vor der Diffusion werden aber die stehengebliebenen Lackreste entfernt (gestrippt).
Nach dem Diffusionsvorgang wird sofort wieder oxidiert, damit die behandelte Stelle für weitere
Prozeßschritte maskiert ist.
Im Verlauf der Herstellung eines ICs ist es einerseits notwendig, p- und n-Dotierungen an
verschiedenen Stellen aufzubringen. Aber auch die Umdotierung eines schwach p-dotierten Bereichs
in ein n-dotiertes Gebiet (und umgekehrt) kann notwendig werden. Besonders kompliziert sind die
Verhältnisse beim integrierten bipolaren Transistor (Abb. 8.12).
E B C
n++
P +
n+
n - (epitaktisch)
n++
Grundsubstrat
Abb. 8.12: Integrierter bipolarer Transistor
8
Isolator
Dort muß auf ein schwach leitendes Grundsubstrat zunächst die gut leitende "vergrabene Schicht"
aufgebracht werden. Dieser folgt für den Kollektor eine niedriger leitende epitaktische Schicht. Da
man in eine gut leitende Schicht keine schwach leitende derselben Polarität eindotieren kann, muß
auf der Oberfläche eine schwach leitende monokristalline Schicht "aufgewachsen" werden. Diesen
Prozeß nennt man Epitaxie. In die Epitaxie-Schicht werden dann die mittelhoch dotierte Basis und
die hoch dotierten Emitter- und Kollektor-Anschlüsse eindiffundiert.
Schießlich ist noch Trennschicht zwischen verschiedenen Transistoren vorzusehen, die entweder aus
einer tiefen p-Diffusion oder einer echten Isolierschicht bestehen kann.
8.4 Integrierte bipolare Schaltungen
Die ersten digitalen ICs wurden in den 60er Jahren in verschiedenen bipolaren Technologien
entwickelt und gefertigt.
Von einer gewissen praktischen Bedeutung ist sind heute davon nur noch die Transistor-Transistor-
Logik (TTL) und die Emitter-Coupled-Logic (ECL).
Diese Technologien haben die Eigenschaft, daß sich bestimmte Gatter-Funktionen bevorzugt fertigen
lassen (meistens NAND oder NOR). Andere logische Funktionen werden dann indirekt z. B über
NANDs oder NORs realisiert.
8.4.1 Transistor-Transistor (TTL) Logik
Das wesentliche und typische Bauelement der TTL-Logik ist der Multi-Emitter-Transistor.
E1 E2 B C
n++ n++
P +
n+
n - (epitaktisch)
n++
Grundsubstrat
Abb. 8.13: Multi-Emitter-Transistor
Isolator