3集成电路中的无源元件.ppt

半导体半导体集成电路集成电路8/24/20241集成电阻器集成电阻器集成电容器集成电容器8/24/20242一般集成电路中使用的无源元件一般集成电路中使用的无源元件:电阻、电容电阻、电容常见的无源元件有常见的无源元件有电阻、电容电阻、电容、、 电感电感8/24/20243wdL8/24/20244常用集成电阻器常用集成电阻器n基区扩散电阻基区扩散电阻n发射区扩散电阻、埋层扩散电阻发射区扩散电阻、埋层扩散电阻n基区沟道电阻基区沟道电阻、外延层电阻、外延层电阻n离子注入电阻离子注入电阻n多晶硅电阻多晶硅电阻、、MOS电阻电阻8/24/20245氧化膜氧化膜pnP型扩散层型扩散层（电阻）（电阻）•基区扩散电阻基区扩散电阻8/24/20246氧化膜氧化膜pnnP型扩散层型扩散层（电阻）（电阻）基区扩散电阻基区扩散电阻（（Rs=100-200 / )Rs为基区扩散的薄层电阻为基区扩散的薄层电阻L、、W为电阻器的长度和宽度为电阻器的长度和宽度1.端头修正端头修正2.拐角修正因子拐角修正因子3.横向扩散修正因子横向扩散修正因子4.薄层电阻值薄层电阻值Rs的修正的修正小阻值电阻可采用胖短图形小阻值电阻可采用胖短图形一般阻值电阻可采用瘦长图形一般阻值电阻可采用瘦长图形对大阻值电阻可采用折叠图形对大阻值电阻可采用折叠图形VCCLw8/24/202478/24/20248氧化膜氧化膜pnP型扩散层型扩散层（电阻）（电阻）基区扩散电阻最小条宽的设计基区扩散电阻最小条宽的设计1.设计规则决定最小条宽设计规则决定最小条宽2.工艺水平和精度工艺水平和精度3.流经电阻的最大电流流经电阻的最大电流取取三者中的最大者三者中的最大者8/24/20249氧化膜氧化膜p5~10%如果如果L>>W, 可以忽略不记可以忽略不记 8/24/202410如果工艺控制水平可使如果工艺控制水平可使由线宽引起的电阻相对误差由线宽引起的电阻相对误差ηη小于小于10%,8/24/2024118/24/202412氧化膜氧化膜pnn耗尽层耗尽层（反向偏压）（反向偏压）夹层电阻区域夹层电阻区域夹层电阻夹层电阻（（RF=2-10K / )n+nN型扩散层型扩散层•基区沟道电阻基区沟道电阻8/24/202413SiSiO2LeffLW•多晶硅电阻多晶硅电阻8/24/202414导电层导电层绝缘层绝缘层8/24/202415氧化膜氧化膜pN+平板型电容平板型电容双极集成电路中的双极集成电路中的MOS电容器电容器铝电极铝电极N-epitox=100nm时，CA=3.45e-4pF/um230pF需约0.1mm2特点：特点：1. 单位面积电容值较小单位面积电容值较小2. 击穿电压击穿电压BV较高（大于较高（大于50V））隔离槽隔离槽N＋＋BV＝＝EBtox绝缘层的击穿电场强度（绝缘层的击穿电场强度（5～～10））×106V/cm8/24/202416n叠式结构电容叠式结构电容槽式结构电容槽式结构电容氧化膜氧化膜电容极板电容极板金属引线金属引线nDRAM中常用的电容中常用的电容大电容结构大电容结构8/24/202417• • 一一一一般般般般材材材材料料料料纯纯纯纯度度度度在在在在99.999.9％％％％已已已已认认认认为为为为很很很很高高高高了了了了，，，，有有有有0.10.1％％％％的的的的杂杂杂杂质质质质不不不不会会会会影影影影响响响响物物物物质质质质的的的的性性性性质质质质。

而而而而半半半半导导导导体体体体材材材材料料料料不不不不同同同同，，，，纯纯纯纯净净净净的硅在室温下：的硅在室温下：的硅在室温下：的硅在室温下：   ＝＝＝＝2140021400Ω·Ω·Ω·Ω·cmcm• •如如如如果果果果在在在在硅硅硅硅中中中中掺掺掺掺入入入入杂杂杂杂质质质质磷磷磷磷原原原原子子子子，，，，使使使使硅硅硅硅的的的的纯纯纯纯度度度度仍仍仍仍保保保保持持持持为为为为99.999999.9999％％％％则则则则其其其其电电电电阻阻阻阻率率率率变变变变为为为为：：：：   ＝＝＝＝0.20.2Ω·Ω·Ω·Ω·cmcm因因因因此此此此，，，，可可可可利利利利用用用用这这这这一一一一性性性性质质质质通通通通过过过过掺掺掺掺杂杂杂杂质质质质的的的的多多多多少少少少来来来来控控控控制制制制硅硅硅硅的的的的导导导导电电电电能力半导体的导电能力随所含的微半导体的导电能力随所含的微量杂质而发生显著变化量杂质而发生显著变化8/24/202418N N型半导体与型半导体与P P型半导体型半导体N N N N型半导体型半导体型半导体型半导体P P P P型半导体型半导体型半导体型半导体施主杂质施主杂质施主杂质施主杂质受主杂质受主杂质受主杂质受主杂质8/24/202419半导体材料的导电率半导体材料的导电率电子以速度电子以速度VdVd移动移动则有则有: :由式由式(1)(1)、式（、式（2 2）可得）可得电子浓度电子浓度电子迁移率电子迁移率要改变半导体材料的电导率改变n0E8/24/202420。