Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 63
Текст из файла (страница 63)
В этом случае эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. 6.21, в. Наличие паразитной емкости С С. С.. С„ + С„ „ делает сопротивление резистора частотно-зависимым. Граничная частота резистора определяется постоянной времени тз = ЯС„,К Поскольку Я = рз— )(г Сопротивление резистора определяется геометрическими размерами резистивной области и ее удельным поверхностным сопротивлением. Типичные характеристики интегральных резисторов приведены в табл, 6,3. Типичные значения сопротивлений резисторов, которые можно получить при данной величине р, лежат в пределах 0,25р, < Я < 10' рл Глава 6. Ст укту ы и технология интег льных мик осхем (здесь 1 — длина резистора, Ю вЂ” ширина резистора), а С р = С,ПФ'(здесь С, — удельная паразитная емкость), то та — — ЯС„„= рзС,1'.
Следовательно, граничная частота у" = 0,5нтх уменьшается пропорционально квадрату длины резистора. В среднем 1' лежит в пределах от 10 до 100 МГц. А Б К Б А П П б Рис. 6.21 Кроме резисторов, формируемых на основе типовой структуры вертикального транзистора п-р-п, в современных ИМС в качестве резисторов используются тонкие резистивные пленки, создаваемые методом ионного легирования, когда примеси внедряются в подложку путем бомбардировки ее поверхности потоком ионов. В этом случае удается получить резистивные пленки толщиной 0,1...0,3 мкм с удельным поверхностным сопротивлением до 20 кОм. Абсолютное значение удельного поверхностного сопротивления может выдерживаться с точностью 26 Ж. Температурный коэффициент сопротивления лежит в пределах 2(1 — 2) 10 з. Ввиду малой толщины резистивных пленок, с ними трудно осуществить омические контакты.
Поэтому по краям резистивного слоя создают диффузионные р-слои (рис. 6.22), с которыми обычным способом осуществляются омические контакты. Резисторный Рис. 6.22 В некоторых полупроводниковых ИМС применяют тонкопленочные резисторы, напыляемые на поверхность диоксида кремния. Такие резисторы обладают улучшенными характеристиками: более высокой точностью изготовления, низким температурным коэффициентом сопротивления, большой граничной частотой. ззт 6.3. Пассивные элементы ПП ИМС Полупроводниковые конденсаторы В полупроводниковых ИМС используют два типа конденсаторов: конденсаторы на основе обратносмещенных р-п-переходов (диффузионные конденсаторы) и конденсаторы со структурой металл — диэлектрик — подложка (МДП-конденсаторы). Для формирования диффузионных конденсаторов может быть использован любой иэ р-и-переходов типовой четырехслойной структуры (рис.
6.23). Особенностью таких конденсаторов является то, что их емкость зависит от величины приложенного обратного напряжения (табл. 6.4). Рис. 6.23 Таблица 6.Я. Зависимость емкости от значения обратного напрвкения У В пФ/мм Примечания У,„ 2,6 10 см г„5 Ом см 320 1ЯЯ 96 1ЯОО 1000 6Я0 256 80 56 -10 а ю 1,2 10 си р„= 0,5 Ом ач р 200 Ом 0 -5 Коллектор-подо окка -10 Наибольшую удельную барьерную емкость С, имеет переход эмиттер — база, однако низкое пробивное напряжение этого перехода (менее 10 В) ограничивает возможности его практического применения. Более широко применяются конденсаторы на основе перехода коллектор — база, так как эти переходы имеют более высокое пробивное напряжение (около 50 В). Конденсаторы, формируемые на переходе коллектор — подложка, имеют ограниченное применение, так как вывод подложки является общим для остальной части схемы.
Практическое использование конденсаторов на основе р-и-переходов требует учета параэитных элементов структуры. На рис. 6.24 представлена эквивалентная схема конденсатора„выполненного на основе перехода коллектор — база, учитывающая то, что паразитный транзистор типа р-л-р находится в режиме отсечки, поэтому его переходы заменены диодами К вЂ” Б и К вЂ” П.
В этой схеме рабочим конденсатором является С„е а паразитным — С „. Эти два конденсатора образуют емкостный делитель напряжения, коэффициент передачи которого определяется отношением емкостей С„е/С„„ и зависит от приложенных к конденсаторам обратных напряжений (рис. 6.25); чем больше отношение С„„/С„„, тем больше коэффициент передачи К = У,„,/У,„. 338 Глава 6.
Структуры и технология интегральных микросхвм Формируя конденсаторы на основе р-а-переходов, трудно получить большие значения емкости, так как для этого требуются большие площади, Практически емкость таких конденсаторов не превышает 300 пФ с допуском 220 Ж. Добротность из-за наличия сопротивления г'„(порядка 10-50 Ом) не превышает 10. Рис.
6.2Я О а 10 16 Ук-п,и Рис. 6.26 МДП-кондеисаиюры (рис. 6 26) отличаются лучшими электрическими характеристиками. В этих конденсаторах нижней обкладкой служит эмиттерный и'-слой, верхней — пленка алюминия, диэлектриком — слой 5102 толщиной 0,05 — 0,1 мкм. Емкость такого конденсатора не зависит от полярности и величины приложенного напряжения. Практически удельная емкость составляетот 400 до 650 пФ/мм при допуске ~20 Ж. Рис. 6.26 зз9 6.4. МДП-транзисторы ПП ИМС Эквивалентная схема МДП-структуры показана на рис. 6.27.
Она содержит рабочую емкость С, паразитную емкость С„„, паразитное сопротивление эмиттерной области г', и парааитный диод (эквивалент перехода коллектор-подложка). Конденсаторы С и С„„образуют емкостный делитель напряжения, коэффициент передачи которого определяется отношением С/С„„, зависяшим от напряжения и„„ (рис. 6.28). Для повышения отношения С/С, „необходимо подавать на л+-слой сравнительно высокое положительное напряжение. Добротность конденсатора определяется сопротивлением г,', которое сравнительно невелико, поэтому значение Д лежит в пределах от 10 до 100. С М~- — ~ Рис. В.27 О В 10 16 и„„ Рис.
В.28 В ряде случаев в полупроводниковых ИМС на поверхности 810т формируют тонкопленочные конденсаторы, аналогичные по своей структуре конденсаторам ГИМС. В таких конденсаторах в качестве обкладок используют алюминий или тантал, а в качестве диэлектрика — А1,0, или Та,О,. 6.4. МДП-транзисторы ПП ИМС Микросхемы на МДП-транзисторах имеют относительно простую структуру. В этих ИМС наиболее широко применяют МДП-тринзисвюры с индуцированным каналом л-типа. Транзисторы с каналами р-типа и со встроенными каналами используются реже, в основном как пассивные элементы.
МДП-транзисторы имеют меньшие по сравнению с биполярными транзисторами размеры, что позволяет значительно повысить степень интеграции. з4о Глава 6. Структуры и технология интегральных микросхем МДП-транзисторы с поликремниевым затвором В современных полупроводниковых ИМС помимо транзисторов с алюминиевым затвором все более широкое применение находят МДП-гпранзисторы с полинремниевым затвором. Использование поликремния в качестве материала затвора дало ряд существенных конструктивно-технологических преимуществ и значительно улучшило электрические параметры МДП-транзисторов. В первую очередь следует отметить уменьшение порогового напряжения, что позволило снизить напряжение питания до 5 В, Уменьшение толщины подзатворного диэлектрика позволило резко повысить крутизну транзистора Совместимость материала затвора с материалом защитного слоя позволила значительно сблизить контакты истока и стока и уменьшить размеры этих областей и всей структуры в целом.
Применение поликремния позволило уменьшить перекрытие кремниевого затвора с областями истока и стока, что существенно уменьшило паразитные емкости. В транзисторах с поликремниевым затвором уменьшена глубина залегания областей истока и стока. Структура и топологический чертеж МДП-транзистора показаны на рис. 6.29. Транзисторы формируют на кремниевой подложке р-типа с удельным сопротивлением 1-10 Ом см и ориентацией (100). Соседние транзисторы разделяются слоем толстого углубленного оксида, под которым расположены сильнолегированные противоканальные слои р'-типа. Такие слои необходимы для исключения возможности появления паразитных л-каналов, соединяющих и'-области соседних транзисторных структур. Чем толще слой диэлектрика и чем выше концентрация примесей в р'-области, тем труднее индуцировать инверсный канал.
Выводы от истока и стока осуществляются обычным способом через окна в пленке 510т. Вывод от поликристаллического кремния делается за пределами МДП-структуры. Исток Сток Оино кно Поли Затвор Рис. В.29 З41 6.4. МДП-транзисго ы ПП ИМС В МДП-структурах с короткими каналами для повышения напряжения пробоя у границ истока и стока формируют области 1 (рис, 6.30) с невысокой концентрацией доноров (10" см 2). Они имеют толщину 0,2 мкм и длину 0,1-0,3 мкм. 3 С Рис. 6.30 Комплементарные МДП-структуры Комилементарные структуры представляют собой сочетание транзисторов с каналами и- и р-типа, соединенных последовательно.
Па рис, 6.31 представлена схема и устройство такой структуры с алюминиевыми затворами. В этой структуре транзистор с и-каналом формируется непосредственно на кремниевой подложке р-типа, а транзистор с р-каналом — в специальном кармане и-типа толщиной 3-4 мкм. Площадь, приходящаяся на один транзистор, в комлементарной структуре больше, чем в структуре на однотипных и-канальных транзисторах, что обусловлено необходимостью увеличивать расстояние между р-и-переходом карман— подложка и р-и-переходом ближайшего и-канального транзистора; оно должно быть больше суммы значений толщины обедненных слоев этих переходов, чтобы не было замыкания и'-областей с и-карманами. При концентрации примесей в р-подложке 10" см-2 и напряжении на переходах около 5 В толщина обедненной области составляет примерно 3 мкм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
