Файл: Электроника Ицкович Часть 2.pdf

116

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

нид-галлиевой  микросхеме (1 — резистивный  слой, 2 — полу-
изолирующая 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  n+ 

2 

2 

Рис. 12.4 — Интегральный резистор  

при асенид-галевой технологии 

0 

1 

3 

5 

1 

3 

I

Э 

U

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 — металли-
ческие  контакты)  В  зависимости  от  требуемого  сопротивления 
резистор  может  иметь  конфигурацию  полоски  (рис. 12.6, б),  па-
раллельных  полосок  с  металлическими  перемычками  (рис. 12.6, 
в)  либо  меандра  (рис. 12.6, г).  Большим  сопротивлением  (до 10 
кОм/П) обладают тонкие пленки резистивных сплавов, например 
кремния и хрома в различных процентных соотношениях. Тонко-
пленочные резисторы применяются не только в гибридных, но и 
в некоторых полупроводниковых микросхемах.  

2

3

1 

3

1 

3

1 

3

1 

а 

б 

в 

г 

Рис. 12.6 — Структура резистора при гибридной технологии 

 
Резистивный  слой  в  них  наносят  непосредственно  на  по-

верхность нелегированной подложки.  

12.3 

Конденсаторы

 
На рис. 11.7, 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. 

При незначительном усложнении технологического процес-

118

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  отсутст-

вия пробоя: 

ПРОБ

ПРОБ

U

d

E

≥

,  где 

ПРОБ

E

 — электрическая  проч-

ность  слоя 3, т.е.  напряжённость  поля,  при  котором  начинается 
пробой  (около 600 В/мкм).  Поэтому  максимальная  удельная  ём-

кость 

0

0

0

/

Д

ПРОБ

ПРОБ

Е

C

d

U

ς ς

= ς ς

=

.  

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, ослаб-

ляется емкостным делителем в 1

ПАР

C

С

+

. Добротность полупро-

водникового конденсатора на частоте 10 МГц не превышает 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. — 

М.: Энергия, 1974. — 265 с. 

2.

Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В. Т. Основы микро-

электроники. — М.: Радио и связь, 1991. — 288 с. 

3.

Зотов  В.Д.  Полупроводниковые  устройства  восприятия 

оптической информации. — М.: Энергия, 1976. — 151 с. 

4.

Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника. — 

М.: Высшая школа, 1991.— 351 с. 

5.

Свечников  С.В.  Элементы  оптоэлектроники. — М.:  Сов. 

радио, 1971. — 269 с. 

6.

Степаненко  И.П.  Основы  теории  транзисторов  и  транзи-

сторных схем. — М.: Энергия, 1977. — 671 с. 

7.

Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. — М.: Сов. 

радио, 2001. — 423 c.