 |
 |
 |
 |
Когда они используются в качестве развязывающих конденсаторов, один конец которых заземлен, паразитная емкость не играет роли, так как она либо оказывается зашунтированной, либо просто суммируется с емкостью развязывающего конденсатора. Однако в других схемах включения паразитная емкость может приводить к значительному ослаблению сигнала. Например, в случае конденсатора на основе емкости перехода коллектор - база Сев (рис. 2.56, 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 » 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 на основе того или иного перехода, емкость которых {Сbe. Сев и Cqs) зависит от напряжения смещения. Кроме того, МОП-конденсатор может работать при любой полярности приложенного напряжения, тогда как конденсаторы на основе р/г-переходов допускают лишь 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 (~100 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. Индуктивности в ИС
Получение индуктивностей представляет особую проблему втехнологии ИС. Элементы ИС практически являются двумерными, поскольку глубина слоев обычно лежит в пределах 1-10 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 Q и, следовательно, находят весьма ограниченное применение. Чтобы получить до-
статочно большое число витков, необходимое для создания большой плотности магнитного потока и большого потокосцепления, нужны катушки индуктивности с трехмерной структурой.
В большинстве случаев можно исключить необходимость в ин-дуктивностях путем выбора соответствующей схемной конфигурации. Так, схемы обратной связи с /?С-цепями зачастую могут быть использованы взамен перестраиваемых LC-схем или для получения результирующего входного адмиттанса, носящего индуктивный характер. Для других применений, таких, как схемы высокой и промежуточной частоты, где индуктивности абсолютно необходимы, приходится использовать катушки индуктивности, находящиеся вне корпуса ИС. Исключение составляют гибридные СВЧ-схемы, где могут быть с успехом применены индуктивности в виде тонкопленочных спиралей.
2.18. Перемычки в ИС
В обычных ИС вся металлизация, необходимая для создания межсоединений, лежит в одной геометрической плоскости. Между тем почти в каждой ИС есть участки, где необходимы перемычки,
Соединительная металлизация
Ладлоясна. р-типа -
Рис. 2.57. Диффузионная перемычка.
хотя при проектировании топологии схемы принимаются меры к тому, чтобы число перемычек было сведено к минимуму.
Перемычкой может служить сформированная в кремнии диффузионная область. В структуре, показанной на рис. 2.57, диффузионный rt-zm. соединяет между собой два проводника, минуя третий, расположенный между ними. Такой л+-слой может быть получен одновременно с эмиттерной диффузией и, следовательно, не требует никаких дополнительных технологических операций. Однако он занимает значительную часть площади кристалла и вносит в схему заметное паразитное последовательное сопротивление и шунтирующую емкость. Для /г"*-перемычки с поверхностным сопротивлением 2 Ом/квадрат вносимое последова-"ельное сопротивление составляет Ю Ом.
Рис. 2.58. Перемычка в ИС с двухуровневой металлизацией.
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 рис. 2,58, Первый уровень металлизации создается обычным способом. Затем при сравнительно низкой температуре (400°С) методом химического осаждения из газовой фазы наносится слой SiOj и Б нем с помощью фотолитографии формируются контактные окна, открывающие доступ к первому слою металлизации. После этого осаждается второй слой металлизации 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 р/г-переходов. Однако во многих типах схем для изоляции служат диэлектрические слои.
Рис. 2.59 иллюстрирует процесс получения схем с диэлектрической изоляцией. Сначала на подложке п-типа создается диффузионный /г+-слой и на его поверхности выращивается пленка SiOa, в которой формируется сетка пересекающихся линейных
Перемычкой может служить также резистор р-типа, уже являющийся частью схемы. Такая диффузионная перемычка не занимает дополнительной площади кристалла и не вносит дополнительного последовательного сопротивления или шунтирующей емкости. В ИС с высокой плотностью упаковки необходимое число перемычек может оказаться очень большим. Использовать углубленные в кристалл /г+-перемычки в таких случаях нежелательно, так как они занимают значительную площадь и вносят заметное последовательное сопротивление. Что касается перемычек на ос-
Зтсрой i/paffeMb металлизаиии.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193