5. Kiti DIG elementai - VGTU grandynai... · 2009. 11. 18. · ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 VGTU EF ESK [email protected] 4 MOP kondensatorius –tai plokščiasis kondensatorius,

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009

VGTU EF ESK [email protected]

1

Integriniai diodai

Integrinių diodų pn sandūros sudaromos formuojant dvipolių integriniųgrandynų tranzistorius. Dažniausiai integriniuose grandynuose kaip diodai naudojami tranzistoriniai dariniai.

Tokio integriniodiodo tiesiogin÷ įtampa mažai priklauso nuo per jį tekančios srov÷s.



2

Integrinis diodas



3

Integriniai kondensatoriai

Dvipoliuose integriniuose grandynuose naudojami sandūriniai ir MOP kondensatoriai.

Tokių kondensatorių lyginamoji talpa būna iki 150 -300 pF/mm2, pramušimo įtampa – 30 -70 V. Kai naudojama emiterio sandūros talpa, kondensatoriaus lyginamoji talpa būna didesn÷ (600 -1000 pF/mm2), o pramušimo įtampa – žemesn÷ (5 - 8 V). Sandūriniai kondensatoriai yra poliniai, jų talpa paprastai neviršija kelių šimtų pikofaradų, talpos nuokrypis siekia (15 - 20) %.



4

MOP kondensatorius – tai plokščiasis kondensatorius, kuriame vieno laidaus elektrodo vaidmenį atlieka n+ emiterio sritis, kito – aliuminio sluoksnis. Kaip dielektrikas naudojamas plonas (iki 50 - 100 nm storio) silicio dioksido sluoksnis. Tokių MOP kondensatorių lyginamoji talpa būna iki 400 - 600 pF/mm2, talpa gali siekti 500 pF, pramušimo įtampa esti iki 30 - 50 V, elektrin÷ kokyb÷ 20 - 80.

Jeigu vietoj silicio dioksido naudojamas silicio nitrido dielektrinis sluoksnis, lyginamoji talpa siekia 800 - 1600 pF/mm2, talpa – iki 1000 pF, elektrin÷ kokyb÷ esti nuo 20 iki 100.




5

Planarusis kondensatorius Griovelinis kondensatorius

http://images.google.lt/imgres?imgurl=http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_5/illustr/capacitor1.gif&imgrefurl=http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_5/backbone/r5_1_4.html&h=160&w=480&sz=5&hl=lt&start=88&tbnid=yVk81RngIePOjM:&tbnh=43&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3DIntegrated%2Bcapacitor%26start%3D80%26ndsp%3D20%26svnum%3D10%26hl%3Dlt%26sa%3DN


MOP kondensatorių talpos sklaida irgi būna gana didel÷ – iki 20 %, tačiau talpa beveik nepriklauso nuo įtampos. MOP kondensatorių taikymą riboja tai, kad dvipolių integrinių grandynų su MOP kondensatoriais gamyba yra sud÷tingesn÷ – reikia papildomos fotolitografijos ir papildomo oksidavimo plonam dielektriko sluoksniui sudaryti.

Puslaidininkiniuose hibridiniuose

grandynuose naudojami pl÷veliniai

MDM (metalo-dielektriko-metalo)

struktūros kondensatoriai. Jų

elektrodai daromi iš aliuminio arba

tantalo. Kaip dielektrikas naudojamas

aliuminio oksidas Al2O3 arba tantalo

pentoksidas Ta2O5, pasižymintis

didesne dielektrine skvarba, tačiau

prastesn÷mis dažnin÷mis savyb÷mis.

Pl÷velinių kondensatorių privalumas –

mažesn÷ talpos sklaida, tačiau jiems

sudaryti, aišku, reikia papildomų

technologinių procesų.



6




7

Integriniai rezistoriai

Dvipoliuose integriniuosegrandynuose dažniausiai naudojami difuziniai rezistoriai.

Difuziniams rezistoriams sudaryti nereikia papildomų procesų. Dažniausiai jiems naudojami p sluoksniai, sudaromi baz÷s difuzijos metu.

Visi rezistoriai, kuriems naudojami p sluoksniai, gali būti vienoje n izoliuotoje srityje. Siekiant geriau izoliuoti vieną rezistorių nuo kito, prie izoliuotos srities, kurioje yra rezistoriai, prijungiama didžiausioji teigiama integrinio grandynomaitinimo įtampa.



8

http://www.necel.com/en/faq/faq_opcomp12.gif

Integrated transistor and resistor



9

Integrinis rezistorius



10

Integrinis rezistorius



11

Baz÷s sluoksnio kvadrato varža esti 100 - 300 Ω. Naudojant baz÷s difuzinį sluoksnį, galima sudaryti rezistorius, kurių varža nuo 30 Ω iki 40 kΩ. Mažõs (3 -100 Ω) varžos rezistoriams naudojamas n+

difuzinis emiterio sluoksnis.


Didel÷s varžos rezistoriams naudojamas baz÷s sluoksnis, esantis po emiterio sluoksniu. Tokių rezistorių varža siekia dešimtis kiloomų. Didelę varžą pavyksta gauti tod÷l, kad baz÷s sluoksnis po emiterio sluoksniu būna plonas ir priemaišų tankis jame mažas. Tokie rezistoriai vadinami suspaustaisiais (angl. pinch resistor).

Difuzinių rezistorių varžos sklaida gana didel÷ – varžos nuokrypiai siekia (15 -20) %. Suspaustųjų rezistorių varžos nuokrypiai dar didesni – iki 50 %.

Difuzinių rezistorių naudojimą didel÷s integracijos grandynuose sunkina tai, kad jiems reikia daug vietos. Vienas 1 kΩ difuzinis rezistorius gali užimti tokį kristalo plotą, kurio pakaktų dešimčiai dvipolių tranzistorių. Siekiant sumažinti rezistorius, jiems naudojami didel÷s varžos sluoksniai, sudaromi joninio legiravimo būdu. Kai įmanoma, paprasti varžiniai elementai keičiami tranzistoriniais dariniais.

Puslaidininkiniuose hibridiniuose grandynuose naudojami nichromo arba tantalo pl÷veliniai rezistoriai. Šie rezistoriai tikslesni, tačiau jiems sudaryti reikia papildomų technologinių procesų.



12




13

Didel÷s integracijos IG elementams sujungti panaudojami keli laidininkų sluoksniai.

L03 - CMOS Technology

136.004 – Fall 2001 9/13/01

Multiple interconnect layers

Metal 2

M1/M2 via

Metal 1

Polysilicon

Diffusion

Mosfet (under polysilicon gate)

IBM photomicrograph (Si has been removed!)



14

Puslaidininkinio grandyno elementai dažniausiai sujungiami laidžiaisiais aliuminio takeliais, sudarytais ant izoliacinio silicio dioksido sluoksnio. Pastaruoju metu prad÷ti taikyti vario laidininkai, kurių varža mažesn÷.

Siekiant sumažinti parazitines talpas taikomi dielektrikai su mažesne dielektrine skvarba.

Kartais laidininkų sluoksnių skaičių galima sumažinti panaudojant po silicio dioksido sluoksniu suformuotas tunelines junges.

Laidininkai



15

Šios jung÷s panašios į difuzinius rezistorius, kuriems panaudoti n+ sluoksniai. Jų varža esti 3 - 5 Ω.

Tunelin÷ms jung÷ms reikia izoliuotų sričių, kurios užima nemažai vietos.

Tunelin÷s jung÷s



16

Tunelin÷ jung÷


VGTU Elektronikos fakultetas [email protected]

Tunelin÷ jung÷



18

Tunelin÷ jung÷



19

Kristalo luste sudarytai grandinei sujungti su integrinio grandynokorpuso išvadais naudojamos kontaktin÷s aikštel÷s, kurios sudaromos kartu su laidžiaisiais takeliais. Darant sujungimus gali būti pažeistas silicio dioksido sluoksnis. Tod÷l, siekiant išvengti kontaktin÷s aikštel÷s trumpojo jungimosi su grandyno pagrindu, po ja sudaroma izoliuota sritis.Izoliuota sritis nereikalinga po kontaktine aikštele, prie kurios jungiama didžiausioji neigiama integrinio grandyno maitinimo įtampa. Kad grandyno elementai būtų geriau izoliuoti, ši įtampa per angą izoliaciniame silicio dioksido sluoksnyje prijungiama prie p pagrindo.

Kontaktin÷s aikštel÷s



20

http://www.answers.com/topic/integrated-circuit



21

Documents

5. Kiti DIG elementai - VGTU grandynai... · 2009. 11. 18. · ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 VGTU EF ESK [email protected] 4 MOP kondensatorius –tai plokščiasis kondensatorius,