第三章 集成電路中的無源元件

第三章集成電路中的無源元件第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1集成電阻器

低阻類電阻，如發(fā)射區(qū)擴散電阻（薄層電阻）RSE≈5Ω/□，埋層電阻（薄層電阻，RS，BL≈20Ω/□）；高阻類電阻，如基區(qū)溝道電阻（薄層電阻RSB1=5~15kΩ/□），外延電阻（薄層電阻，RS，epi≈2kΩ/□）；高精度電阻，如離子注入電阻（薄層電阻RS1=0.1~20kΩ/□，常用范圍為1~4kΩ/□），薄膜電阻（薄層電阻RSF=10~400Ω/□）第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1基區(qū)擴散電阻這類電阻器的阻值粗略估算為RS為基區(qū)擴散層的薄層電阻；L，W分別為電阻器的寬度和長度。

第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1基區(qū)擴散電阻基區(qū)擴散電阻最小條寬的設計受到三個限制：由設計規(guī)則決定的最小擴散條寬；由工藝水平和電阻精度決定的最小電阻條寬WR,min；由流經(jīng)電阻的最大電流所決定的WR,min。在設計電阻最小條寬WR,min時，應取三者中最大的一種。第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1基區(qū)擴散電阻(1)設計規(guī)則決定的最小擴散條寬Wmin設計規(guī)則是從工藝中提取的、為保證一定成品率而規(guī)定的一組最小尺寸。這些規(guī)則主要考慮了制版、光刻等工藝可實現(xiàn)的最小線條寬度、最小圖形間距、最小可開孔、最小套刻精度等。所以在設計擴散電阻的最小擴散條寬時，必須符合設計規(guī)則。第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1基區(qū)擴散電阻(2)工藝水平和電阻精度要求所決定的最小電阻條寬WR,min第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1基區(qū)擴散電阻(3)流經(jīng)電阻的最大電流決定的WR,min第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器1、發(fā)射區(qū)磷擴散電阻第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器另一種發(fā)射區(qū)擴散電阻結構如圖3.7所示。這類發(fā)射區(qū)擴散電阻可與其他電阻做在一個隔離島上，但發(fā)射區(qū)擴散電阻要坐在一個單獨的P型擴散區(qū)中，要使三個PN結都處于反偏。由于這種結構有寄生PNP效應，所以需要掩埋層。第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射區(qū)擴散電阻主要用來作小阻值電阻和在連線交叉時作“磷橋”用，其電阻值的計算方法和基區(qū)擴散電阻類似。第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器2、隱埋層電阻第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器3、基區(qū)溝道電阻第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器4、外延層電阻（體電阻）第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器5、離子注入電阻第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2其他常用的集成電阻器第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2MOS集成電路中常用的電阻

1、多晶硅電阻第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2MOS集成電路中常用的電阻2、用MOS管形成電阻第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2MOS集成電路中常用的電阻第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2集成電容器

3.2.1雙極集成電路中常用的集成電容器1、反偏PN結電容器第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1雙極集成電路中常用的集成電容器2、MOS電容器第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2MOS集成電路中常用的MOS電容器

1、感應溝道的單層多晶硅MOS電容器第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2MOS集成電路中常用的MOS電容器2、雙層多晶硅MOS電容器第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3互連

3.3.1金屬膜互連第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3.1金屬膜互連長引線的電阻一般情況下鋁互連線的電阻是很小的，但是當鋁膜太薄或鋁連線太長，寬度太窄時，鋁連線的電阻不可忽視。大電流密度的限制電流太大會引起鋁膜結球，即使電流不太大，長時間較大電流通過鋁條，會產(chǎn)生鋁的“電遷移”現(xiàn)象，即鋁離子從負極向正極方向移動。結果在鋁線一端產(chǎn)生晶須，另一端則產(chǎn)生空洞，嚴重時甚至斷路。Si-Al互熔問題高溫下，Al，Si會形成Al-Si共溶體，在共熔點溫度（577攝氏度）下，1微米厚的Al膜可熔去0.12微米的硅層，而是很薄的雙極晶體管的發(fā)射區(qū)擴散層和MOS的源、漏擴散層變得更薄。另一方面，Al-Si共熔體中析出的Si原子，會向附近的純鋁中擴散，所以在小接觸孔附件有大塊的鋁條的情況下，雖然合金溫度不太高，也會從接觸孔邊緣開始把PN結熔穿。第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2擴散區(qū)連線

第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3.3多晶硅連線

第28頁，課件共31