集成电路中的无源元

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 集成电路中的无源元件,信息工程学院,李薇薇,3.1 集成电阻器,低阻类电阻，如发射区扩散电阻（薄层电阻）RSE5/，埋层电阻（薄层电阻，RS，BL20/）；,高阻类电阻，如基区沟道电阻（薄层电阻RSB1=515k/），外延电阻（薄层电阻，RS，epi2k/）；,高精度电阻，如离子注入电阻（薄层电阻RS1=0.120k/，常用范围为14k/），薄膜电阻（薄层电阻RSF=10400/）,3.1.1 基区扩散电阻,这类电阻器的阻值粗略估算为,R,S,为基区扩散层的薄层电阻；,L,，,W,分别为电阻器的宽度和长度。,3.1.1 基区扩散电阻,基区扩散电阻最小条宽的设计受到三个限制：,由设计规则决定的最小扩散条宽；,由工艺水平和电阻精度决定的最小电阻条宽,W,R,min,；,由流经电阻的最大电流所决定的,W,R,min,。,在设计电阻最小条宽,W,R,min,时，应取三者中最大的一种。,3.1.1 基区扩散电阻,(1)设计规则决定的最小扩散条宽W,min,设计规则是从工艺中提取的、为保证一定成品率而规定的一组最小尺寸。,这些规则主要考虑了制版、光刻等工艺可实现的最小线条宽度、最小图形间距、最小可开孔、最小套刻精度等。,所以在设计扩散电阻的最小扩散条宽时，必须符合设计规则。,3.1.1 基区扩散电阻,(2)工艺水平和电阻精度要求所决定的最小电阻条宽W,R,min,3.1.1 基区扩散电阻,(3)流经电阻的最大电流决定的,W,R,min,3.1.2 其他常用的集成电阻器,1、发射区磷扩散电阻,3.1.2 其他常用的集成电阻器,另一种发射区扩散电阻结构如图3.7所示。这类发射区扩散电阻可与其他电阻做在一个隔离岛上，但发射区扩散电阻要坐在一个单独的P型扩散区中，要使三个PN结都处于反偏。由于这种结构有寄生PNP效应，所以需要掩埋层。,发射区扩散电阻主要用来作小阻值电阻和在连线交叉时作“磷桥”用，其电阻值的计算方法和基区扩散电阻类似。,3.1.2 其他常用的集成电阻器,2、隐埋层电阻,3.1.2 其他常用的集成电阻器,3、基区沟道电阻,3.1.2 其他常用的集成电阻器,4、外延层电阻（体电阻）,3.1.2 其他常用的集成电阻器,5、离子注入电阻,3.1.2 其他常用的集成电阻器,3.1.2 MOS集成电路中常用的电阻,1、多晶硅电阻,3.1.2 MOS集成电路中常用的电阻,2、用MOS管形成电阻,3.1.2 MOS集成电路中常用的电阻,3.2 集成电容器,3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器,1、反偏PN结电容器,3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器,2、MOS电容器,3.2.2 MOS集成电路中常用的MOS电容器,1、感应沟道的单层多晶硅MOS电容器,3.2.2 MOS集成电路中常用的MOS电容器,2、双层多晶硅MOS电容器,3.3 互连,3.3.1 金属膜互连,3.3.1 金属膜互连,长引线的电阻 一般情况下铝互连线的电阻是很小的，但是当铝膜太薄或铝连线太长，宽度太窄时，铝连线的电阻不可忽视。,大电流密度的限制 电流太大会引起铝膜结球，即使电流不太大，长时间较大电流通过铝条，会产生铝的“电迁移”现象，即铝离子从负极向正极方向移动。结果在铝线一端产生晶须，另一端则产生空洞，严重时甚至断路。,Si,-Al,互熔问题 高温下，,Al,，,Si,会形成,Al-,Si,共溶体，在共熔点温度（,577,摄氏度）下，,1,微米厚的,Al,膜可熔去,0.12,微米的硅层，而是很薄的双极晶体管的发射区扩散层和,MOS,的源、漏扩散层变得更薄。另一方面，,Al-,Si,共熔体中析出的,Si,原子，会向附近的纯铝中扩散，所以在小接触孔附件有大块的铝条的情况下，虽然合金温度不太高，也会从接触孔边缘开始把,PN,结熔穿。,3.3.2 扩散区连线,3.3.3 多晶硅连线,3.3.4 交叉连线,3.3.4 交叉连线,3.3.4 交叉连线,