集成電路中的無源元(參考版)
2025-05-03 13:59本頁面
【正文】 因此 ，可利用這一性質(zhì)通過摻雜質(zhì)的多少來控制硅的導(dǎo)電能力 。 則其電阻率變?yōu)椋??＝ 而半導(dǎo)體材料不同 ， 純凈的硅在室溫下： ?＝ 21400Ω 由圖可以看到 ,兩層金屬布線垂直交叉，在上下層連線需要連接的地方開了一個通孔，兩層連線之間有中間絕緣層將它們隔開。 3）利用“磷橋”作為交叉走線，但要增加面積和串聯(lián)電阻，一般不用在電源線和地線上。 1）利用基區(qū)擴散電阻、隱埋層電阻上的氧化層走線，不需要增加工藝和芯片面積。 51 2022/5/28 4. 銅連線 ?當(dāng)芯片集成度提高時，引線的長度隨之增加， 鋁的電阻率盡管比較低，但是此時引線長度的電阻已不能忽略； ? 鋁的電遷移現(xiàn)象和硅鋁共融問題等，對超大規(guī)模集成電路可靠性的影響日益顯著 于是開發(fā)了銅連線技術(shù)： 優(yōu)點：銅的電阻率比鋁低，而且抗電遷移的能力很強 缺點： 硅的玷污、與硅和二氧化硅的黏附性不好和加工困難。 在 MOS集成電路中，從前級輸出到下級輸入柵之間的連線，一般 只流過瞬態(tài)電流 ．用多晶硅作此連線是很合適的。 一般是將相應(yīng)的 MOS管的源或漏區(qū)加以延伸而成，但它將增加 PN 結(jié)電容，所以只在不得已時才使用這層連線。 49 2022/5/28 2. 擴散區(qū)連線 ? 在雙極集成電路中，因為 基區(qū)擴散層的薄層電阻較大 ( RS =100 ~ 200?/□ )，一般不用基區(qū)擴散層作內(nèi)部連線。 （ 2） 另外一個解決辦法，是在鋁中摻硅 對于結(jié)深小于 1μm的器件．應(yīng)采用 含硅量的重量百分比為 ％ ~2％ 的 Al— Si 合金作為互連材料，以減少“吃硅”現(xiàn)象，且 AlSi合金的硬度比純鋁高，可減少劃傷。 ?雙極晶體管的發(fā)射區(qū)擴散層和 MOS管的源、漏擴散層變簿 ?A1— Si共熔體中析出的 Si原子，會向附近的純 鋁 中擴散，所以在小接觸孔附近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(jié)熔穿。 用 AlSiCu合金代替純鋁作互連線，可以改善電遷移現(xiàn)象。結(jié)果在鋁連線一端產(chǎn)生晶須．另一端則產(chǎn)生空洞，嚴重時甚至斷路。 47 ?大電流密度的限制 ? 電流太大會引起鋁膜結(jié)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。但當(dāng) 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?？梢姡?鋁線電流容量最大，電阻最小 ， ?因此在電路的互相連接上盡可能采用鋁線，特別是電源線和地線 ,而且電源線 VDD、 VGG及地線 VSS采用水平鋁線，盡量不交叉 ?如必須交叉時則使用短而粗的重摻雜多晶硅線，因為 多晶硅線的寄生電容僅高于鋁線。 隨著器件電路尺寸 按比例不斷縮小 ，由互連系統(tǒng)產(chǎn)生的延遲已不容忽略，并成為制約 IC速度提高的主要因素之一。 MOS IC尤其是 Si柵 MOS電路中，常用的布線一般有： 金屬、重摻雜多晶硅（ PolySi）、擴散層和難熔金屬硅化物 。 這種電容的電容值是電容兩端所加電壓的函數(shù)，是非線性電容。 絕緣層的擊穿電場強度（ 5～ 10） 106V/cm 單位面積電容值 2022/5/28 41 n 疊式結(jié)構(gòu)電容 槽式結(jié)構(gòu)電容 氧化膜 電容極板 金屬引線 n 大電容結(jié)構(gòu) 在設(shè)計大容量電容時，為了減小電容所占面積，通常采用疊式或槽式結(jié)構(gòu)的電容，如圖所示，它們是在 DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器 )中常用的電容結(jié)構(gòu)。 20%，電容間匹配誤差可小于 177。 實驗表明 : ? 下電極用Ｎ +發(fā)射區(qū)擴散層 ， 且摻雜濃度 N ≈1020 / cm3時 ， ?氧化層厚度 tOX 可以認為電容器的電容值 MOS C 與工作電壓及信導(dǎo)頻率無關(guān) 。 等效電路 MOS電容器 介質(zhì)： 氧化膜 ,厚度大于 1000197。 ?由于存在 P﹢ N﹢ 結(jié)，擊穿電壓只有 4～ 5V。 在雙極集成電路中，集成電容器有 反偏 PN結(jié)電容器 和MOS電容器 。 2022/5/28 37 IC中常用的集成電容器 PN結(jié)電容器 PN結(jié)電容器的制作工藝完全和 NPN管工藝兼容，但其電容值做不大。 ———— 在雙極型和 MOS模擬集成電路中的電容大多采用 MOS結(jié)構(gòu)或其相似結(jié)構(gòu)。 2022/5/28 36 ?普通 PN結(jié)電容的容量較小，有較大的溫度系數(shù)和寄生效應(yīng)等缺點。 這類電阻的阻值為 2022/5/28 35 ]F[SdC ???導(dǎo)電層 絕緣層 在集成電路中，電容也是一個重要的元件。 主要用來做存儲器存儲單元的負載電阻。 因此離子注入電阻的精度較高，常用來做大阻值的高精密電阻 。 （ 2）由于離子注入工藝橫向擴散比較小，離子注入電阻的實際尺寸 W,L可由注入掩膜窗口精確確定。 p+區(qū)端頭的摻雜濃度較高，阻值很小，實際的電阻值主要由離子注入?yún)^(qū)電阻決定。 硼離子注入電阻是在 N 型外延層上注入硼離子形成電阻區(qū)，在電阻區(qū)的兩端進行 P型雜質(zhì)擴散，以獲得 歐姆接觸，作為電阻的引出端 。為 P 型擴散區(qū)長度； W為外延層寬度。 式中： R39。 ?電阻的溫度系數(shù)較大。 假設(shè)橫向擴散量 xjI ≈Tepi ( xjI 為隔離結(jié)擴散結(jié)深 )，隔離結(jié)結(jié)面為
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