Запорожец  Издания 

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

Сопротивление, кОм

Постоянная времени

Время нарастания

Ширина полосы

113 ПС

248 ПС

1,41 ГГц

11,3 не

24,8 НС

14,1 МГц

45 НС

99 ИС

3,5 МГц

101 НС

223 НС

1,6 МГц

281 НС

619 hc

5С6 кГц

551 НС

1,21 МКС

289 кГц

-1 !. 100

1,13 МКС

2,48 МКС

141 кГц

. 150

2,53 МКС

5,57 МКС

62 кГц

, , 200 300

4,50 МКС

9,90 МКС

35 кГц

10,13 МКС

22,3 МКС

16 кГц

р-областью и эпитаксиальным слоем п-типа. На рис. 2.53 показана эквивалентная схема получающейся в результате распределенной 7?С-структуры. Линия передачи с распределенными /?С-параме-трами (рис. 2.53, а) может быть приближенно представлена в виде схемы с сосредоточенными параметрами (рис. 2.53, б), где суммарная паразитная емкость изображена в виде двух конденсаторов половинной емкости, размещенных на концах резистора.

Если эта упрощенная эквивалентная схема включена, как показано па рис. 2,53, в, то она, как легко видеть, представляет собой простой /?С-фильтр нижних частот с постоянной времени т = /?С/2, где С - суммарная паразитная емкость. Поскольку R = Rs {LIW) и С = (С/Л) LW, где С/Л - емкость на единицу площади, получим

qr=;?C/2 = 7?s (С/Л) Ll2 = Rs (С/Л) [R/Rsf Wl2 = {RIRs) {С I А) W-i2.

(2.10)

Время нарастания сигнала от 10 до 90 % амплитуды равно 2,2т, а ширина полосы по уровню ЗдБ, или частота сопряжения, определяется как /i = 1/(2ят).

В качестве примера рассмотрим типичный резистор с параметрами Rs = 200 Ом/квадрат и С/Л = 100 пФ/мм (при напряжении смещения ~10 В) и шириной 15 мкм. В табл. 2.5 приведены значения постоянной времени т, времени нарастания и ширины полосы по уровню 3 дБ для различных значений полного сопротивления резистора. Как видно, паразитная емкость может существенно ограничивать возможность использования высокоом-Ных резисторов на высоких частотах. Это служит дополнительным аргументом в пользу того, чтобы число транзисторов в ИС превышало число резисторов. Во многих ИС число резисторов очень мало, а некоторые МОП-схемы вообще не содержат резисторов.

Таблица 2.5

Высокочастотные параметры резисторов



Следует учитывать важную роль, которую играет ширина резистора W: с уменьшением W сокращается площадь, занимаема1 резистором, и улучшаются его высокочастотные характеристики, но зато растет разброс сопротивлений и отношений сопротивлений,

2.15.3. Доза имплантированных ионов в резисторах и базовых слоях транзисторов. Приведем некоторые расчеты, касающиеся выбора дозы ионной имплантации для различных резисторов р-типа и базовой области лр/г-транзистора. Поверхностная проводимость ионно-легированного р-слоя толщиной xj определяется выражением

Gs = R~s =\ о (х) dx=:= \ \ipqp {х) dx « о о

\ lipqNix)dx, (2. И)

где ЛА {х) - концентрация акцепторной примеси (бора) в имплантированном слое р-типа, р (х) - соответствующая концентрация дырок, Лр - подвижность дырок, q - заряд электрона. Подвижность дырок [Хр зависит от концентрации примеси: с повышением концентрации подвижность снижается из-за рассеяния дырок ионизованными примесными атомами. При небольших и средних концентрациях примеси (/V й см~) подвижность дырок в кремнии составляет --450 см/Вс, при концентрации 1 • 10"см-~250 см7В-с, а при концентрации ЫО" см - 100 cmV(B-c) по порядку величины.

Введя соответствующим образом взвешенное среднее значение подвижности дырок Др, получим выражение для поверхностной проводимости в виде

Gs = Др J (х) dx = Др(7ф, (2.12)

где ф - доза имплантированных ионов. Таким образом, поверхностное сопротивление может быть представлено как Rs = 1/Gs = = (ApW)"-

Найдем теперь дозу имплантации, необходимую для получения определенного, достаточно большого сопротивления резистора. Поскольку для резистивных слоев характерны промежуточные уровни легирования, в этом расчете можно использовать усредненное значение подвижности Др = 200 смДВ-с). Для ионно-легированного резистора р-типа с поверхностным сопротивлением 10 кОм/квадрат получим

10 кОм = (200 cmV(B-c) X 1,6-10-" КлХф)-Ч (2.13)

5 Соклоф с.



Отсюда можно найти нужную дозу имплантации ф = 3-10* см~*. Для получения поверхностного сопротивления 1 кОм/квадрат доза должна быть несколько больше, чем З-Ю см", с учетом того, что при высоких концентрациях примеси подвижность снижается.

,100,000


Лоза имплантироЗаннь/а:UffHffPy/cXj/J,0m т

Рис. 2.54. Зависимость поверхностного сопротивления ионно-легироваиного слоя в кремнии от дозы имплантированных ионов. Исходная концентрация примеси в подложке Nb - ЫО см.

Рассмотрим теперь случай базовой области лрп-транзистора, получаемой имплантацией низкоэнергетических ионов бора и последующей разгонкой. Результирующее поверхностное сопротивление такого базового слоя составляет 200 Ом/квадрат. Благодаря более высокой концентрации примеси средняя подвижность дырок в этом слое существенно ниже, чем в предыдущих случаях, так что можно выбрать значение Др = 100 см/(В-с). Отсюда найдем дозу имплантации ф = 4-10" см".

На рис. 2.54 приведены зависимости поверхностного сопротивления от дозы имплантации для слоев р- и п-типа, полученных с по-



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