Проектирование и технология микросхем. Романова М.П. - 37 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

36
1.5.2. .Конденсат оры на основе МДП ст рукт уры
На рис. 1 .16 по ка з ан а структура МД П конденсатора. Од но й из об кл ад ок являет-
ся n
+
- слой 1 толщиной 0,3 ...1 мкм, другой - слой метал л а (алюминия) 2, а ди-
электриком - сл ой 3 диоксида кр емния.
Рис. 1.16. Структура МДП транзистора
Тако й конденсатор пр и мен яют в полупроводниковых микросхемах при не-
з н ач и т ел ь но м усложнении технологического процесса (тр еб у ют с я дополнительные
операции литографии и окисления дл я создания слоя 3). Слой 1 формируется с
помощью той же опер ац ии легирования, что и эмиттеры би пол ярн ых транзисторов
или истоки и стоки n-канал ьных МДП транзисторов. Топологическая конфигу-
рация конденсатора - квадратная или прямоугольная. Дл я увеличения удельной
емкости то л щин а d сл о я 3 выбирается минимал ьно во з м о ж но й исходя из условия
отсутствия пр об о я: d ≥ U
про б
/E
пр об
,
где E
проб
есть электрическая прочность слоя 5, т. е. напряженность эл е кт р ич е-
ского поля, при ко то рой начинается пр обо й (около 600 В/мкм). Поэтому максималь-
ная удельная емкость С
0
= ε
0
ε
д
/d = ε
0
ε
д
Е
проб
/U
проб
. Например, при
U
проб
=
50В получаем С
0
= 4·10
-4
nФ/мкм
2
.
На рис. 1.16, б приведена эквивал ентная схема конденсатора, гд е r - сопротив-
ление слоя 1,
C
пар
- паразитная емкость межд у слоем 1 и подложкой (барьерная
емкость изолирующего р-n перехода), ко тор ая в 4 ... 7 раз меньше полезной ем-
ко сти С. Есл и обкладка 1 в сх е ме не соединена с об щей шиной микросхемы, то вы -
сокочастотный сигнал, пр ох од ящий через конденсатор, ослабляется емкостным
делителем в (1 + С
пар
/С) ≈ 1, 15 ... 1, 25 раза. Сопротивление r определяет
добротность на вы со к о й частоте: Q = (2πC·r·f)
-1
.
При квадратной конфигурации r ≈ 2 Ом, тогд а для С = 10 пФ и
f = 10 МГц имеем Q = 75 0. На бо л ее высо ких частотах из -за скин-эффекта r во з -
растает. Так ка к толщина скин-слоя 6 ~ 1/VF, то r ~Vf и Q ~ f
-3/2
, т.е. доб-
ротность уменьшается быстрее, чем по закону 1/f. Например, на частоте 1 ГГц по -
лучаем r =2 0 Ом и Q = 0,75 . По э то му МДП- конденсаторы неприменимы в диапазо-
не СВЧ. В этом случ а е надо использовать тон коп л ено чн ы е конденсаторы. В отдель-
ных слу ч а ях в качестве ко нд енсаторо в в по лу про водн и ко вых микр осх емах на б ипо -

Страницы