MOS管电容的工艺制作方法及其特性分析

信息来源: 时间:2021-3-3

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。

MOS管电容

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image.png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image.png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。

MOS管电容

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%。

MOS管电容

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。

MOS管电容

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