Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Таким образом, топологические модели резисторов способствуют упрощению топологического расчета и позволяют оптимизировать размещение элементов на кристалле, помогая разработчику упростить задачу проектирования полупроводниковых интегральных микросхем.

2.4. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ

В АПИМ конденсаторы применяются сравнительно .редко- Это можно объяснить тем, что полупроводниковая технология, к сожалению, пока позволяет создавать лростейщие конденсаторы с небольшими номиналами до 5000 пФ), которые имеют только две обкладки.

У интегральных конденсаторов обкладками могут Йыть легированные полупроводниковые области или напыленные алюминиевые или танталовые пленки, а в качестве диэлектрика - обедненные слои обратно смещенных р-п переходов или слой диэлектрика. В зависимости от того, что используется у интегральных конденсаторов в качестве обкладок, а что в качестве диэлектрика, они подразделяются на диффузионные, оксидные, тонкопленочные [5, 27].

Конденсаторы на основе р-п переходов. В АПИМ в качестве коидеисаторов могут быть использованы различные р-п переходы. На рис. 2.13 показано сечение

Ci +


Рис. 2.13. Интегральные конденсаторы на основе р-п переходов.

АПИМ, у которой элементы изолируются друг от друга с помощью обратно смещенного р-п перехода. Анализируя р-п переходы, которые имеются у такой интегральной структуры, можно утверждать, что в качестве интегрального конденсатора можно использовать или р-п переход коллектор-подложка (Ci), или р-п переход база - коллектор (Сг), или р-п переход эмиттер -база (Сз), или р-п переход область изолирующей р-диффу-

«4



зии - подкол лектор ный п+-слой (d). Следует только иметь в виду, что конденсаторы типа Ci и С4 не могут быть реализованы в полупроводниковых интегральных микросхемах с диэлектрической изоляцией.

Рассмотрим эти р-п переходы по отдельности и установим, какими, они обладают свойствами. Для полупроводниковой интегральной структуры, у которой удельное сопротивление подложки 10 Ом-см, сопротивление слоя базы равно 200 Ом/П и сопротивление слоя эмиттера 2 Ом/П при Глубинах залегания р-п переходов эмиттер - база 2,3 мкм, база - коллектор 2,7 мкм и коллектор -подложка 12,5 мкм; удельная емкость дна р-п перехода коллектор-подложка будет равна 100 пФ/мм2 а боковой стенки - 250 пФ/мм; пробивное напряжение перехода 100 В; удельная емкость р-и пе-

. Рбхода база - коллектор будет равна 350 пФ/мм, аего пробивное напряжение 30-70 В; удельная емкость дна

.р-п перехода эмиттер - база будет равна 600 пФ/мм, а удельная емкость р-п перехода боковой стенки- 1000 пФ/мм; пробивное напряжение его 7 В. Самая

.. большая удельная емкость (более 1000 пФ/мм) получается у р-п перехода область изолирующей р-диффу-зии - подкол лектор ный п+-слой или эмиттерный п+-слой, а пробивное напряжение 10 В. Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) у таких конденсаторов сравнительно большой и составляет 2-10~* град"*. Но, пожалуй, одно из самых неприятных явлений, которое наблюдается у конденсаторов, реализованных на основе р-п переходов, это зависимость их емкости от прило-жянного напряжения и возможность протекания токов утечки через обратно смещенный р-п переход, т. е. добротность таких конденсаторов невысока.

Для изготовления рассмотренных четырех типов конденсаторов с обедненным слоем обратно смещенного р-п перехода в качестве диэлектрика потребуется такое же количество фотошаблонов, как и для изготовления основной транзисторной структуры.

Конденсатор оксидного типа. Поперечное сечение такого конденсатора С5 показано на рис. 2.14, область /. Он представляет собой простую структуру с параллельными пластинами. Нижняя обкладка образуется с помощью эмиттерного п+-слоя, образованного эмиттерной диффузией, тонкий слой двуокиси кремния является диэлектриком, а пленка алюминия, нанесенного в то же

5-1215 65



время, что и металлическое соединение между элементами, образует верхнюю обкладку конденсатора. Исходя из того, что изоляция элементов осуществляется методом изолирующей р-диффузии и слой двуокиси кремния покрывает всю поверхность пластины, изготовление оксидного конденсатора требует четырех фотошаблонов: для проведения эмиттерной диффузии; для создания области тонкого слоя двуокиси кремния; для контактного окна; для металлической пластины конденсатора и проводника.

Тонкопленочные конденсаторы. Чтобы уменьшить паразитные эффекты, которые неизбежны в интегральных

Рис. 2.14. Интегральные конденсаторы. / - оксидного типа: - тонкопленочный.

конденсаторах оксидного типа и конденсаторах, реализованных на основе р-п. переходов, разработчики АПИМ в некоторых случаях вынуждены применять тонкопленочные конденсаторы Се (рис. 2, 14 область ). Тонкопленочные конденсаторы в настоящее время изготавливаются как с танталовыми обкладками и дивлектри-

Таблица 2.4. Параметры инте

Тип диэлектрика

Интегральные

Оксидные 5Юа

На основе р-п

коллектор-подложка

база-коллектор

Удельная емкость, пФ/мм Напряжение пробоя, В Допуск Д С, %

350-650 50-60 -МО

100-250 35-70 -М5-20

150-350 25-70 + 15-20





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90