MOS管电容的工艺制作方法及其特性分析

（一）电容

在MOS集成电路中，除MOS场效应管外，常需要把电阻，电容等元件制作在同一块芯片上，有时还要求有较高的匹配精度。下面介绍几种无源元件的制作方法及其特性。

在MOS模拟集成电路中，电容是不可缺少的基本元件之一，它的性能优劣和精度的高低直接影响电路的性能。MOS管电容。由于在MOS工艺中实现的MOS电容，其匹配精度比电阻好，一般约为0.1%~5%，因此在D/A、A/D和开关电容电路等集成电路中，往往用电容代替电阻网络。

现把MOS集成电路中的几种MOS电容的制作方法及其性能介绍如下。

1、铝栅工艺中的铝-栅氧化层-漏源扩散区电容

在标准铝栅工艺中，提供了铝-栅氧化层-漏源扩散区电容，其电容结构如图4.2-4所示。

铝层作为上电极，漏源区n⁺或p⁺作为下电极，栅氧化层作为电容的介质。当栅氧化层厚度为1000埃时，其单位面积电容值为法/厘米³，电容面积由栅光刻版或铝光刻版来定，此电容的电压系数约10~100百万分之一/伏，温度系数约10~20百万分之一/℃，都是比较低的。MOS管电容。但从图4.2-4中可知，作为电容的下电极与衬底构成反向p-n结电容，形成寄生电容；电容的上电极（铝层）也与衬底构成寄生电容，通常场氧化层较厚，故此寄生电容较小，若在电路设计中使用铝-栅氧化层-漏源区扩散电容时，应考虑此电容下电极的寄生电容对电路的影响。

2、硅栅工艺中的多晶硅与重掺杂衬底之间的电容

在硅棚工艺中，由于其自对准特性，多晶硅与漏源之间的交叠电容很小，通常可忽略，而只考虑多晶硅与低掺杂浓度衬底之间的MOS电容，此MOS电容的电压系数很大，通常不能使用。MOS管电容。为此需要加一块离子注入版，注入浓度为10¹³~10¹⁴/厘米¹，就得到一个多晶硅与重掺杂衬底间的电容，介质还是栅氧化层，其电容结构如图4.2-5所示。其栅氧化层厚度为1000埃时，单位面积电容值是法/厘米²。显然，此电容的上电极和下电极也存在着寄生电容。

3、硅栅工艺中的铝-多晶硅电容

在硅栅工艺的蒸铝工艺前用光刻方法刻去多品硅上的厚氧化层，再在多晶硅上热生长一层薄氧化层（与栅氧化层同时做），然后蒸铝，最后形成一个铝-氧化层-多晶硅电容，其结构如图4.2-6所示。MOS管电容。多晶硅的底部是厚的场氧化层（约1微米）故此电容的下电极与衬底之间的寄生电容很小，通常是电容C容量的10%，而电容上电极与衬底之间的寄生电容更小，一般是电容C容量的0.1%~5%。

4、硅栅工艺中的双层多晶建电容

硅栅工艺中的双层多晶硅电容，其结构如图4.2-7所示，两层多晶硅之间是一层薄氧化层，此氧化层通常与栅氧化层同时形成，其厚度600~1000埃。MOS管电容。由图4.2-7可知，此电容与铝-多晶硅电容一样，寄生电容很小。由于双层多晶硅电容具有性能稳定，寄生电容小等优点，因此通常用它作为开关电容电路、A/D、D/A等集成电路中的电容。

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