集成电路中的无源元件.ppt

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1、第三章第三章 集成电路中的无源元件集成电路中的无源元件信息工程学院李薇薇3.1 集成电阻器集成电阻器 o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/）；o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/）；o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RS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o基区扩散电阻最小条宽的设计受到三个限制

2、：1.由设计规则决定的最小扩散条宽；2.由工艺水平和电阻精度决定的最小电阻条宽WR,min；3.由流经电阻的最大电流所决定的WR,min。o在设计电阻最小条宽WR,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Wmino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。o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。o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WR,min3.1.1 基区扩散电阻(3)流经

3、电阻的最大电流决定的WR,min3.1.2 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。o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

4、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 集成电容器集成电容器 3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器双极集成电路中常用的集成电容器1、反偏、反偏PN结电容器结电容器3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器双极集成电路中常用的集成电容器2、MOS电容器3.2.2 MOS集成电路中常用的集成电路中常用的MOS电容器电容器 1、感应沟道的单层多晶硅MOS电容器3.2.2 MOS集成电路中常用的集成电路中常用的MOS电容器电容器

5、2、双层多晶硅MOS电容器3.3 互连互连 3.3.1 金属膜互连金属膜互连3.3.1 金属膜互连金属膜互连1.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。2.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。3.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 扩散区连线扩散区连线 3.3.3 多晶硅连线多晶硅连线 3.3.4 交叉连线交叉连线 3.3.4 交叉连线交叉连线3.3.4 交叉连线交叉连线