无源器件

1．电阻

没有硅(gui)化物阻挡层掩模的(de)工艺中，按方块电阻值R□增大的(de)顺序(xu)可(ke)分为：金属、硅(gui)化的(de)多品硅(gui)、源/漏P、或N+材料、N阱等(deng)。

金属层可以为(wei)电(dian)(dian)路(lu)提供阻(zu)值很(hen)小(xiao)的(de)电(dian)(dian)阻(zu)。在CMOS工艺中，—般用(yong)(yong)铝线(xian)作为(wei)电(dian)(dian)阻(zu)，但是在用(yong)(yong)铝线(xian)做电(dian)(dian)阻(zu)时(shi)，金属条不能太窄，否(fou)则(ze)会影响电(dian)(dian)路(lu)的(de)匹配(pei)；此类电(dian)(dian)阻(zu)的(de)温度系数(shu)约(yue)为(wei)0.3%/℃。

硅化(hua)物多晶(jing)硅的(de)薄层电(dian)(dian)(dian)阻很小(xiao)（约每方块(kuai)电(dian)(dian)(dian)阻为3～5Ω），因(yin)(yin)此(ci)也可(ke)以用(yong)(yong)来实现小(xiao)阻值(zhi)的(de)电(dian)(dian)(dian)阻。缺(que)点是其(qi)方块(kuai)电(dian)(dian)(dian)阻值(zhi)R□与工(gong)艺有关，其(qi)变化(hua)范围高达60%～70%。因(yin)(yin)此(ci)，多晶(jing)硅电(dian)(dian)(dian)阻仅用(yong)(yong)在对(dui)电(dian)(dian)(dian)P绝N精度要(yao)求不高的(de)场合。多晶(jing)硅电(dian)(dian)(dian)阻的(de)温度系数在+0.2%/℃和+0.4%/℃之(zhi)间(jian)。

P+和N+的源/漏区也(ye)能作为电(dian)(dian)(dian)阻。由(you)于(yu)它们(men)的薄层电(dian)(dian)(dian)阻的方块电(dian)(dian)(dian)阻值(zhi)也(ye)为每(mei)方块电(dian)(dian)(dian)阻3～50左右，仪适(shi)合做小电(dian)(dian)(dian)阻，其随工艺而变(bian)化(hua)的范围可高达50%;而且(qie)，它与衬底之(zhi)间的PN结会产生相当(dang)大的电(dian)(dian)(dian)容，该电(dian)(dian)(dian)容值(zhi)还与结电(dian)(dian)(dian)压有关。

N阱(jing)(jing)电阻(zu)的(de)(de)薄(bo)层方块电阻(zu)值约为(wei)lkΩ左右，并(bing)且(qie)受工艺影(ying)响比较大，可(ke)能达到(dao)(dao)土40%。由于(yu)边缘(yuan)扩散的(de)(de)影(ying)响，当阱(jing)(jing)深(shen)为(wei)几微米时，电阻(zu)的(de)(de)宽度不(bu)同(tong)，其R□值也不(bu)同(tong)；另(ling)外，Ro随N阱(jing)(jing)到(dao)(dao)衬底电压(ya)的(de)(de)变化而剧烈改变，导致电阻(zu)出现(xian)非(fei)线(xian)性，且(qie)难(nan)以确定阻(zu)值大小。N阱(jing)(jing)电阻(zu)的(de)(de)温度系数(shu)7℃为(wei)+0.2%～十0.5%/℃。

向多晶电阻(zu)(zu)的(de)(de)薄层电阻(zu)(zu)值会(hui)随温度和(he)(he)上艺(yi)的(de)(de)不(bu)同而不(bu)同，所以在版图设计(ji)中(zhong)要预防这种(zhong)变化(hua)。对(dui)于(yu)多晶电阻(zu)(zu)的(de)(de)温度系数（取决(jue)于(yu)掺杂类型和(he)(he)浓(nong)度）必(bi)须在每一个不(bu)同的(de)(de)工艺(yi)中(zhong)对(dui)其进行测量确定。

多晶电阻(zu)在掺杂P、和N+时的温(wen)度系数的典型值分别为+0.1 %/℃和-0.1%i℃。一般(ban)而(er)言(yan)，由(you)工艺引起的阻(zu)值变化通常小土(tu)20%。

使用硅化物阻(zu)挡层的(de)多(duo)晶电阻(zu)具(ju)有线性(xing)度高，对衬底电容小(xiao)和失配较小(xiao)的(de)特点。实际上这种电阻(zu)的(de)线性(xing)度取决于其长(zhang)度，并(bing)且在高精度应用中需(xu)要精确地测量(liang)和建(jian)模。

2．电容

高(gao)密度线性电容(rong)器(qi)在CMOS工(gong)艺中(zhong)的(de)结构可以分为(wei)：多晶(jing)硅(gui)(gui)覆盖扩散区( PIS)、多晶(jing)硅(gui)(gui)覆盖多晶(jing)硅(gui)(gui)(PIP)、金属(shu)覆盖多晶(jing)硅(gui)(gui)(MIP)和金属(shu)覆盖金属(shu)（MIM）等(deng)，它(ta)们均(jun)作为(wei)电容(rong)器(qi)的(de)两个极(ji)板，并在它(ta)们之间生长较薄的(de)氧(yang)化层。当(dang)然(ran)线性电容(rong)器(qi)还可设(she)计成三明治结构，如图16.6所示。

三明(ming)治(zhi)结(jie)构的(de)电(dian)容(rong)(rong)器的(de)总的(de)电(dian)容(rong)(rong)值为每相邻两层间电(dian)容(rong)(rong)之和，因此图(tu)16.6所(suo)示的(de)电(dian)容(rong)(rong)值为MIM电(dian)容(rong)(rong)值的(de)四倍。

在(zai)版图实现中，各(ge)种(zhong)结构的(de)单位(wei)而积(ji)的(de)电(dian)容值(zhi)都与两极板间的(de)间距成反比(bi)但各(ge)不相同(tong)，在(zai)0.25μm工艺中，不同(tong)结构的(de)电(dian)容值(zhi)大约为：

①MIM电容，即相邻金属(shu)层(ceng)之间(jian)的电容(如(ru)图16.6中所示(shi)的Cl，…，C4)在1.15 fF/μm2左右。

②MIP电容(rong)，即金属1与多晶(jing)之间的电容(rong)大(da)约是1.5fF/μm2左(zuo)右。

③PIP电容大约为1.5 fF/μm2左右。

④PIS电容大约为6 fF/μm2左右。

以上各种结构(gou)(gou)的电(dian)容(rong)(rong)，随工艺变(bian)(bian)化的范围不(bu)同(tong)，对于(yu)MIM电(dian)容(rong)(rong)其(qi)误(wu)差高达20%，而(er)栅(zha)氧电(dian)容(rong)(rong)的误(wu)差一般(ban)可控制在5%以内(nei)。并(bing)且(qie)不(bu)同(tong)金属层之间的电(dian)容(rong)(rong)的随机(ji)变(bian)(bian)化趋于(yu)“中和(he)”而(er)相互抵消，因而(er)图16.6所示的三明治(zhi)结构(gou)(gou)的电(dian)容(rong)(rong)比其(qi)他结构(gou)(gou)的电(dian)容(rong)(rong)受(shou)工艺变(bian)(bian)化的影响要小得(de)多。

至于采用何种结构主要由下面两个因素决定：

①电容所占的面积。

②底(di)层极板寄生电容Cp和极板问电容C的(de)比值Cp/C。

当然对于精确(que)要求的电(dian)容(rong)，必(bi)须考虑边缘电(dian)容(rong)的影响(xiang)。这类(lei)电(dian)容(rong)可以从(cong)相应(ying)的工艺设计手册提供的表格中查(cha)到。

还有一类(lei)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)结构，是把MOS晶(jing)体管源/漏短接作(zuo)为(wei)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)的(de)一个极板，而其栅(zha)作(zuo)为(wei)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)的(de)另一个极板，从而构成一个电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)，此类(lei)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)只要栅(zha)/源电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)足以使其沟道产生反型层即(ji)可(ke)。由此也可(ke)看出此类(lei)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)值强(qiang)烈(lie)依赖于栅(zha)/源电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，因(yin)此制约了(le)这种结构的(de)使用(yong)。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系(xi)地址：深圳市福田(tian)区车公庙(miao)天(tian)安数码城天(tian)吉大厦CD座5C1

关(guan)注(zhu)KIA半导(dao)体(ti)工程专辑请(qing)搜微信号:“KIA半导(dao)体(ti)”或点击本文下方图片扫(sao)一扫(sao)进(jin)入官(guan)方微信“关(guan)注(zhu)”

长(zhang)按(an)二维码(ma)识别关(guan)注