Резисторы и конденсаторы

Элементы пленарной технологии

Бурное развитие кремниевой микроэлектроники было обусловлено необходимыми свойствами - гетероструктуры 81-81О2.

Во первых, получение плёнок диоксида кремния нужной толщины очень технологичная и недорогая операция.

Во-вторых, можно добиться плотности поверхностных состояний на данной гетерогранице меньше чем 1010 на квадратный сантиметр.

Важным для создания микроэлектронных приборов являются не только диэлектрики, но и металлическая разводка. В современных микросхемах содержится до десятка слоев металла разделённыхдиэлектриком. Для нанесения металлов используются либо методы физического напыления либо газофазная зпитаксия.

В первом случае металлическая мишень распыляется в высоком вакууме либо под воздействием нагрева, либо под воздействие пучков электронов или ионов, и материал осаждается на подложку.

Во втором случае используются химические реакции разложения молекул (в том числе и органических) содержащих металлы.

Для производства микросхем, монокристаллы режут на пластины толщиной в несколько сотен микрометров. Диаметр пластин, используемых в производстве, на сегодняшний день достигает 300 миллиметров, при этом плоскостность пластины должна быть высока. Допускается отклонение от идеальной плоскости не более чем несколько микрон.

Обычно каждому полупроводниковому элементу схемы соответствует локальная область полупроводникового материала, свойства и характеристики которой обеспечивают выполнение функций дискретных элементов (транзисторов, резисторов, конденсаторов и др.). Каждая локальная область, выполняющая функции конкретного элемента, требует изоляции от других элементов.

Соединения между элементами согласно электрической схеме обычно выполняются с помощью напыленных на поверхность полупроводникового кристалла металлических проводников или высоколегированных полупроводниковых перемычек. Такой кристалл заключается в герметизированный корпус и имеет систему выводов для практического применения микросхемы. Таким образом, полупроводниковая ИМС представляет собой законченную конструкцию.

Интегральные резисторы

Диффузионные резисторы (ДР) изготовляют одновременно с операцией создания базовой или эмиттерной области транзистора путем использования соответствующих масок.

Сопротивление ДР представляет собой объемное сопротивление участка диффузионного слоя, ограниченного границей р-п—перехода, который находится в закрытом состоянии.

При создании ИС параметры диффузионных слоев выбираются с целью получения требуемых характеристик п-р-п-транзисторов, поэтому необходимое значение сопротивления определяется при данных параметрах диффузионных слоев только выбором конфигурации и геометрических размеров тела резистора (рисунок). При этом форма и размеры контактов К к ДР выбираются такими, чтобы сопротивление приконтактных областей было значительно меньше сопротивления объема, использованного для создания ДР.

Большое сопротивление имеют так называемые пинч-резисторы {«канальные», «закрытые», «сжатые»). Они создаются на основе нижней слаболегированной области базового слоя с большим удельным сопротивлением, имеющей меньшую площадь сечения (рисунок). Максимальное сопротивление таких резисторов 200...300 кОм при простейшей полосковой конфигурации.

Однако пинч - резисторы имеют большой разброс номиналов (до 50 %) из -за трудности воспроизведения толщины нижней части р-слоя и большого температурного коэффициента сопротивления (ТКС = 0, 3...О, 5% / °С) при слабом легировании. У пинч - резистора гГ-слой и р-слой закорочены металлизацией и соединены с выводом резистора, имеющим наибольший положительный потенциал вс структуре. Такое соединение обеспечивает обратное включение всех переходов структуры пинч -резистора, а ВАХ оказывается такой же, как у полевого транзистора с управляющим переходом.

Интегральные конденсаторы

В интегральных полупроводниковых конденсаторах роль диэлектрика могут выполнять обедненный слой обратно включенного р —п перехода, а роль обкладок - легированные полупроводниковые области или напыленные металлические пленки. Для их формирования может быть использован любой р -п -переход: коллектор - подложка, база - коллектор, эмиттер - база, скрытый п'-слой - изолирующая р* -область.

Барьерная емкость обратновключенного перехода зависит от напряжения. Эмиттерный переход обладает наибольшей удельной (на единицу площади) емкостью, но малым пробивным напряжением и низкой добротностью.

К недостаткам ДК следует отнести необходимость строгого соблюдения полярности напряжения, так как переход должен включаться в обратном напряжении направлении для повышения дифференциального сопротивления (повышения добротности).

МДП - конденсаторы (рисунок). Нижней обкладкой в нем является гГ-слой, а верхней - пленка алюминия. Диэлектриком служат тонкие слои 5Ю2 или 513МЛ. Нитрид кремния предпочтителен вследствие большой диэлектрической постоянной, но двуокись кремния более доступна. Толщина диэлектрика составляет 0, 05...0,12 мкм. Недостаток МДП- конденсатора в составе биполярных ИС - необходимость дополнительной операции по созданию тонкого слоя диэлектрика.

Дата добавления: 2014-01-07