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

ком -окисью тантала, так и с алюминиевыми обкладками и диэлектриком - двуокисью кремния.

При изготовлении тонкопленочного танталового конденсатора на пластину кремния, которая защищена слоем двуокиси, «аносится методом распыления танталовая пленка, служащая нижней обкладкой конденсатора. Затем на напыленной пленке тантала выращивается окись тантала (диэлектрик конденсатора), а на последнюю напыляется танталовый слой, служащий верхней обкладкой конденсатора. Использовать алюминий в качестве верхней обкладки нельзя, так как он даже при низкой температуре растворяется в окиси тантала.

У другого типа тонкопленочного конденсатора напыляется алюминиевая пленка, на которую потом напыляется окись или- двуокись кремния. На двуокись кремния снова напыляется алюминиевый слой. Таким образом, диэлектриком этого конденсатора служит двуокись кремния, а обкладками - алюминиевые пленки.

В последнее время стали -применять аллундовые конденсаторы, у которых обкладками являются алюминиевые пленки, а диэлектриком - двуокись алюминия. Параметры .и характеристики тонкопленочных интегральных конденсаторов аналогичны дискретным конденсаторам. Основные параметры интегральных конденсаторов приведены в табл. 2.4. Анализируя эти параметры, можно утверждать, что с их -помощью практически невозможно спроектировать низкочастотные аналоговые .устройства. Поэтому -проектировщики АПИМ в настоящее время должны разрабатывать такие схемотехнические решения, в которых -отсутствовали бы конденсаторы.

тральных конденсаторов

конденсаторы

переходов

Тонкопленочные

эмиттер-база

изолирующий р-с лей-п+-с лей

SiO или SiOs

TasOs

ALjOa

350-1000 7 +20

более 1000 10 -Ь20

100-400 50 ±20

1000-4000 20 +20

480-800 20-50 +20



ГЛАВА ТРЕТЬЯ . АКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АНАЛОГОВЫХ МИКРОСХЕМ

Активные элементы микросхем (транзисторы и диоды) выполняют как аналоговые, так и ключевые или цифровые функции, а иногда их используют в качестве эквивалентов пассивных элементов. Интегральные биполярные транзисторы, так же как и дискретные, в зависимости от характера проводимости крайних и среднего слоев бывают п-р-п и р-п-р типа. В общем случае эти два типа транзисторов являются обратимыми активными элементами, т. е. при инверсном их включении, когда коллектор выполняет функцию эмиттера, а эмиттер- коллектора, они сохраняют в той или иной мере свою работоспособность. Однако в связи с тем, что при планарной технологии изготовления биполярной транзисторной структуры концентрации примесей в диффузионных областях должны увеличиваться с каждой последующей диффузией, транзисторные структуры с вертикальной инжекцией обладают заметной несимметрией и нормальное или инверсное включение транзисторов неравноценно.

Вертикальной инжекцией считают инжекцию электронов из эмиттера в базу, которая создается горизонтальной поверхностью эмиттерного перехода. Горизонтальной или боковой инжекцией называют инжекцию из боковой поверхности эмиттерного перехода. У горизонтальных транзисторов только боковая инжекция создает коллекторный ток, вертикальная же инжекция из горизонтальной иоверхности эмиттерного перехода у этих траизлсторов создает нежелательный ток утечки.

Так как биполярные транзисторы по сравнению с пассивными интегральными элементами (резисторами и конденсаторами) занимают гораздо меньшую площадь на кристалле, а параметры их не уступают параметрам дискретных транзисторов, тогда как параметры интегральных резисторов и конденсаторов пока не могут конкурировать с параметрами своих дискретных аналогов, то разработчики интегральных микросхем всегда стремятся выбирать такие схемные решения, в которых было бы минимальное число пассивных элементов, особо не заботясь о минимизации числа самих транзисторов [4, 5, 25, 27, 31, 34, 47, 68, 69, 71-73, 76-82, 87-91, 93-97, 99, 100]. •



3.1. СТРУКТУРЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Сейчас известно немало различных как по самой структуре, так и по геометрии областей интегральных активных элементов. Среди них широкое распространение получила транзисторная п+-р-п структура с подкол-лекторным п+-слоем (рис. 3.1,а, область /), которая позволяет создавать интегральные транзисторы и диоды с высокими техническими характеристиками и параметрами. Однако при изоляции элементов в микросхеме



Y Ж же)

Рис. 3.1. Структура интегральных транзисторов.

с помощью обратно смещенного р-п перехода к трехслойной структуре биполярного транзистора добавляется р-п переход коллектор - подложка, т. е. появляется четы-рехслойная п+-р-п-р структура, в которой вместе с основным п-р-п транзистором может проявлять свои свойства дополнительный паразитный р-п-р транзистор, коллектором которого является подложка, роль базы играет эпитаксиальная коллекторная область п-р-п транзистора, а роль эмиттера - база п-р-п транзистора. Уместно сказать, что характерной особенностью всех полупроводниковых интегральных микросхем является наличие различных паразитных эффектов, связанных с общей активной подложкой [5, 25, 34, 81].





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