Файл: Электроника Ицкович Учебное пособие Ч2 2017.pdf

116

На  рис. 12.4 показан  ионно-легированный  резистор  в  арсе-

нид-галлиевой  микросхеме (1 — резистивный  слой, 2 — полуи-
золирующая  подложка, 3 — контактные  области).  Так  как  под-
ложка  является  изолятором,  паразитная  емкость  пренебрежимо 
мала.  Из-за  большой  подвижности  электронов  сопротивление 
слоя при той же дозе легирования (

ЛД

ЛА

N

N

=

) на порядок мень-

ше, чем в кремниевых микросхемах.  

SiO

2 

3     

1 

2 

n

+ 

n

+ 

3  

Рис. 12.4 — Интегральный резистор  

при асенид-галевой технологии 

0 

1 

3 

5 

1 

3 

I

Э

, мА 

U, В

I

НАС 

Рис. 12.5 — Вольт-амперная  

характеристика резистора 

 
При малой длине резистора его ВАХ нелинейна (рис. 12.5), 

что обусловлено эффектом насыщения дрейфовой скорости элек-
тронов.  Он  проявляется,  когда  напряженность  электрического 
поля  в  слое 1, равная 

U

a

,  превышает  критическое  значение 

0,3

КР

B

E

мкм

=

.  

117

12.2 

Пленочные

резисторы

 
Структура  резистора  гибридной  микросхемы  показана  

на рис. 12.6, 

а

 (1 — резистивный  слой, 2 — подложка, 3 — ме-

таллические контакты) В зависимости от требуемого сопротивле-
ния  резистор  может  иметь  конфигурацию  полоски  (рис. 12.6, 

б

), 

параллельных  полосок  с  металлическими  перемычками  (рис. 
12.6, 

в

)  либо  меандра  (рис. 12.6, 

г

).  Большим  сопротивлением 

(до 10 кОм/

É)  обладают  тонкие  пленки  резистивных  сплавов, 

например  кремния  и  хрома  в  различных  процентных  соотноше-
ниях.  Тонкопленочные  резисторы  применяются  не  только  в  ги-
бридных, но и в некоторых полупроводниковых микросхемах.  

3

1 

3

1 

3

1 

3

1 

а 

б 

в 

г 

2

Рис. 12.6 — Структура резистора при гибридной технологии 

 
Резистивный  слой  в  них  наносят  непосредственно  на  по-

верхность нелегированной подложки.  

12.3 

Конденсаторы

 
На рис. 12.7, 

а

  показана  структура  МДП-конденсатора.  Од-

ной из обкладок является 

n

+

-слой 1 толщиной 0,3...1 мкм, другой 

слой металла (алюминия) — 2, а диэлектриком — слой 3 диокси-
да кремния. Такой конденсатор применяют в полупроводниковых 
микросхемах. 

118

При незначительном усложнении технологического процес-

са требуются дополнительные операции литографии и окисления 
для создания слоя 3. Слой 1 формируется с помощью той же опе-
рации  легирования,  что  и  эмиттеры  биполярных  транзисторов 
или  истоки  и  стоки  n-канальных  МДП-транзисторов.  Топологи-
ческая  конфигурация  конденсатора — квадратная  или  прямо-
угольная.  Для  увеличения  удельной  емкости  толщина  d  слоя 3 
выбирается  минимально  возможной  исходя  из  условия  отсут-

ствия  пробоя: 

ПРОБ

ПРОБ

U

d

E

≥

,  где 

ПРОБ

E

 — электрическая 

прочность слоя 3, т. е. напряжённость поля, при котором начина-
ется пробой (около 600 В/мкм). Поэтому максимальная удельная 

ёмкость 

0 д

0

0 д

/

ПРОБ

ПРОБ

Е

C

d

U

ε ε

= ε ε

=

.  

На  рис. 12.7 приведена  эквивалентная  схема  конденсатора, 

где 

r 

— сопротивление слоя 1, 

C

пар 

— паразитная ёмкость между 

слоем 1 и подложкой (барьерная ёмкость изолирующего перехо-
да),  которая  в 4 — 7 раз  меньше  полезной  ёмкости 

С

.  Если  об-

кладка 1 в  схеме  не  соединена  с  общей  шиной  микросхемы, 
то высокочастотный  сигнал,  проходящий  через  конденсатор, 

ослабляется емкостным делителем в 1

ПАР

C

С

+

. Добротность по-

лупроводникового конденсатора на частоте 10 МГц не превыша-
ет 750, на частоте 1 ГГц добротность составляет 0,75. 

Поэтому  полупроводниковые  МДП-конденсаторы  неприме-

нимы в СВЧ-диапазоне. В СВЧ-диапазоне используют тонкоплё-
ночные конденсаторы. 

В отдельных случаях в качестве конденсаторов в интеграль-

ных  схемах  на  биполярных  транзисторах  используют  барьерные 
ёмкости 

p-n

 переходов. Такие конденсаторы могут работать толь-

ко при одной полярности на переходе. Добротность этих конден-
саторов мала как на низких, так и на высоких частотах. 

Низкая добротность и большие размеры, которые конденса-

торы  занимают  на  подложке,  практически  исключают  их  изго-
товление  по  интегральной  технологии.  Это  приводит  к  некото-
рым схемотехническим трудностям при разработке интегральных 
схем, особенно БИС. 

119

Al

2

SiO

2 

p

+ 

n

3

1

r 

C 

C

ПАР 

а 

б 

Рис. 12.7 — Структура интегрального конденсатора (а)  

и его эквивалентная схема (б) 

Вопросы

для

самопроверки

 
1.

Технология изготовления полупроводниковых резиcторов. 

2.

Методы изоляции при изготовлении резисторов. 

3.

Ограничения  на  величину  сопротивления  полупроводни-

ковых резисторов. 

4.

Недостатки полупроводниковых резисторов. 

5.

Плёночные резисторы и технология их изготовления. 

6.

Технология интегральных конденсаторов. 

120

РЕКОМЕНДУЕМАЯ

ЛИТЕРАТУРА

1.

Агаханян  Т. М.  Основы  транзисторной  электроники / 

Т. М. Агаханян. — М. : Энергия, 1974. — 265 с. 

2.

Аваев  Н.  А.  Основы  микроэлектроники / Н.  А.  Аваев, 

Ю. Е.  Наумов,  В.  Т.  Фролкин. — М. : Радио  и  связь, 1991. — 
288 с. 

3.

Зотов  В.  Д.  Полупроводниковые  устройства  восприятия 

оптической информации / В. Д. Зотов. — М. : Энергия, 1976. — 
151 с. 

4.

Росадо  Л.  Физическая  электроника  и  микроэлектроника / 

Л. Росадо. — М. : Высшая школа, 1991.— 351 с. 

5.

Свечников С. В. Элементы оптоэлектроники / С. В. Свеч-

ников. — М. : Сов. радио, 1971. — 269 с. 

6.

Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзи-

сторных схем / И. П. Степаненко. — М. : Энергия, 1977. — 671 с. 

7.

Степаненко  И.  П.  Основы  микроэлектроники / 

И. П. Степаненко. — М. : Сов. радио, 2001. — 423 c.