Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 24
Текст из файла (страница 24)
2.55, а) паразитная емкость (емкость перехода коллектор — подложка) почти равна емкости коллектор — база, так что коэффициент передачи напряжения в данной схеме оказывается лишь немногим более 0,5. Для МОП-конденсатора (рис. 2.56, в) отношение емкости МОП-структуры к емкости коллектор — подложка составляет примерно 350 пФ/90 пФ ж 4, так что коэффициент передачи напряжения в этом случае равен -0,8.
Еще одно преимущество МОП-конденсатора состоит в том, что его емкость практически не зависит от приложенного к нему напряжения. Этим он отличается от конденсаторов иа основе того или иного перехода, емкость которых (С,ьз Сов и Са,) зависит от напряжения смещения. Кроме того, МОП-конденсатор может работать при любой полярности приложенного напряжения, тогда как конденсаторы на основе рп-переходов допускают лищь обратное смещение. Таким образом, МОП-конденсатор обладает рядом преимуществ по сравнению с конденсаторами на основе емкости перехода.
Однако он требует выполнения некоторых дополнительных технологических операций. К их числу относятся операция фотолитографии, необходимая для вскрытия окна в слое толстого маскирующего окисла, и дополнительная операция окисления, в ходе которой выращивается тонкий ( !00 нм) оксидный слой, служащий диэлектриком в МОП-конденсаторе. Несмотря на удлинение технологического цикла, МОП-конденсаторы представляют собой наиболее распространенный тип конденсатора в монолитных ИС. 2.17. Индуктивностн в ИС Получение индуктивностей представляет особую проблему втехнологии ИС. Элементы ИС практически являются двумерными, поскольку глубина слоев обычно лежит в пределах 1 — !О мкм и, следовательно, очень мала по сравнению с горизонтальными размерами. Индуктивные элементы могут быть выполнены в виде плоских тонкопленочных металлических спиралей, но их индуктивность не превышает нескольких наногенри.
Малая индуктивность сочетается в этих элементах со значительным последовательным сопротивлением, поэтому такие тонкопленочные спирали имеют очень низкий коэффициент добротности Я и, следовательно, находят весьма ограниченное применение. Чтобы получить до- Интегральные схемы статочио большое число витков, необходимое для создания большой плотности магиитвого потока и большого потокосцеплеиия, нужны катушки иидуктивиости с трехмерной структурой.
В большинстве случаев можно исключить необходимость в иидуктивиостях путем выбора соответствующей схемкой коифигурации. Так, схемы обратной связи с ечС-цепями зачастую могут быть использованы взамен перестраиваемых 7 С-схем или для получеиия результирующего входного адмиттаиса, носящего иидуктивиый характер. Для других применений, таких, как схемы высокой и промежуточной частоты, где иидуктивиости абсолютно необходимы, приходятся использовать катушки иидуктивиости, находящиеся вие корпуса ИС.
Исключение составляют гибридиые СВЧ-схемы, где могут быть с успехом применены иидуктивности в виде тоикоплеиочиых спиралей. 2.18. Перемычки в ИС В обычных ИС вся металлизация, необходимая для создания межсоедииеиий, лежит в одиой геометрической плоскости.
Между тем почти в каждой ИС есть участки, где необходимы перемычки, йаеаинипеепьная егепеаппиеация Рис. 2.57. Диффузионная перемычка. хотя при проектировании топологии схемы прииимаются меры к тому, чтобы число перемычек было сведено к минимуму. Перемычкой может служить сформированная в кремиии дифФузиоииая область.
В структуре, показанной иа рис. 2.57, дифФузиоииый п'-слой соедиияет между собой два проводника, мииуя третий, расположенный между ними. Такой ле-слой может быть получен одновременно с змиттериой диффузией и, следовательио, ие требует никаких дополнительных технологических операций. Однако ои заиимает значительную часть площади кристалла и вносит в схему заметное паразитное последовательное сопротивление и шуитирующую емкость. для и+-перемычки с поверхиостиым сопротивлением 2 Ом(квадрат вносимое последова~ельиое сопротивление составляет 10 Ом. Г аг Перемычкой может служить также резистор р.типа, уже являющийся частью схемы. Такая диффузионная перемычка не занимает дополнительной площади кристалла и не вносит дополнительного последовательного сопротивлении или шунтирующей емкости.
В ИС с высокой плотностью упаковки необходимое число перемычек может оказаться очень большим. Использовать углубленные в кристалл л'-перемычки в таких случаях нежелательно, так как они занимают значительную площадь и вносят заметное последовательное сопротивление. Что касается перемычек на ос- италий цродень леталлиааиии Рис. 2.88. Перемычка в ИС с двухуровневой ,ка т щ металаивавией.
нове резисторов р-типа, то для них может просто не хватить резисторов, а ведь нужно еще, чтобы эти резисторы были расположены в определенных местах. В такой ситуации наилучшим решением может оказаться многоуровневая металлизация. Участок ИС с двухуровневой металлизацией показан на рнс. 2.58, Первый уровень металлизации создается обычным способом. Затем при сравнительно низкой температуре (-400 С) методом химического осаждения нз газовой фазы наносится слой 5)Ое н в нем с помощью фотолитографии формируются контактные окна, открывающие доступ к первому слою металлизации. После этого осаждается второй слой металлизацни и в нем формируется рисунок соединений.
Некоторые ИС содержат целых три уровня металлизации. 2.19. Методы создания диэлектрической изоляции Выше были рассмотрены интегральные схемы, в которых изоляция элементов друг от друга и от подложки осуществляется с помощью обратносмещенных рп-переходов.
Однако во многих типах схем для изоляции служат диэлектрические слои. Рпс, 2.59 иллюстрирует процесс получения схем с диэлектрической изоляцией. Сначала на подложке и-типа создается диффузионный л'-слой и на его поверхности выращивает.я пленка Ь)Оем в которой формируется сетка пересекающихся линейных Иннмгрпльние схемы иднрузионнии л -алаи Поололени л-л ипи снрислглллоерогриуеснойориеитацит(Пуд и. Лолинрислгаллочесний дрянной l Папинрислгопли~егнии нремнии г нЧ', ДизлектРическаа изолЯпиЯ в нитегРальных схемах: а — пластина рнс иб9 п ерстнями в оксндном слое; б — получение Ч-образных канавок методом пс отв нзотропн р нного травления; е — термическое окисление с последующим химнче- нем слои поликристаллического кремния нз газовой фазы; з— ким осаж е лифов " ф иванне тыльной стороны кремниевой подложки п-типа вплоть до вер- кушек Ч-образных канавок.
138 Глава 2 отверстий, Поперечное сечение такой структуры показано на рис. 2.59, а. Затем производится анизотропное травление кремния с использованием окисла в качестве маски. В результате полу. чаются Ч-образные канавки (рис. 2.59, б), боковые стенки которых представляют собой плоскости с ориентацией (111) и расположены, под углом 54,74' к поверхности пластины„имеющей ориентацию (100). Таким образом, глубина канавки Т! связана с ее шириной кг соотношением 0 = К~20'. После этого пластина подвергается термическому окислению, в ходе которого боковые стенки Ч-образной канавки покрываются оксндным слоем. Следующая операция — нанесение очень тол. стого слоя поликристаллического кремния (рис.
2.59„ в) методом химического осаждения из газовой фазы. Осаждаемый слой получается поликристаллическим, а не монокристаллическим, так как подложкой служит не непосредственно кремний, а пленка 51Ов, Далее следует наиболее сложная и критичная операция, Кремниевые пластины монтируются на полировальный круг поликристаллическим слоем вниз, и подложка п-типа осторожно сошлифовывается ровно настолько, чтобы открылись вершины Ч-образных канавок (рис. 2.59,г). В результате получается матрица участков монокристаллического кремния п-типа, изолированных от полпкристаллической кремниевой подложки и друг от друга термически выращенным оксидным слоем.
Ставший подложкой поликрясталлический кремний обеспечивает механическую прочность ИС. Этот материал не выполняет в данном случае никаких схемных функций, однако он имеет важные конструктивные пре. имущества: будучи очень хорошо согласованным с монокристал. лическим кремнием по температурному коэффициенту расширения, он с успехом выдерживает высокотемпературный нагрев в ходе технологического цикла, Очень важно, чтобы шлифовка и-слоя продолжалась до того момента, пока не обнажатся верхушки Ч-образных канавок. Если прекратить шлифовку раньше времени, и-области будут электрически соединены между собой и изоляция структур не будет достигнута.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
