Интегральные конденсаторы.

В интегральных полупроводниковых конденсаторах роль диэлектрика могут выполнять обедненные слои обратно смещенных p–n переходов или пленка окисла кремния, роль обкладок – легированные полупроводниковые области или напыленные металлические пленки. Характеристики конденсаторов полупроводниковых микросхем невысоки, а для получения больших емкостей необходимо использовать значительную площадь схемы. Поэтому при проектировании электрической схемы полупроводниковой микросхемы стремятся исключить конденсаторы.

Диффузионные конденсаторы. Для формирования диффузионных конденсаторов (ДК) можно использовать любой p–n переход: коллектор–подложка (рис. 33, а), база–коллектор (рис. 33, б), эмиттер–база (рис. 33, в), переход p–область изолирующей диффузии и n⁺–область скрытого слоя (рис. 33, г). Варианты а и г не могут быть реализованы в микросхеме с диэлектрической изоляцией.

Поскольку ширина обедненного слоя обратно смещенного перехода зависит от напряжения, емкость ДК тоже меняется с изменением напряжения. Удельную емкость любого полупроводникового перехода можно аппроксимировать формулой:

()

где K – коэффициент пропорциональности, зависящий от уровня легирования диффузионных областей, показатель m принадлежит промежутку от 0,33 до 0,5, причем m = 0,5 соответствует ступенчатому переходу, а m = 0,33 линейному переходу. Остальные значения m лежащие между этими значениями соответствуют реальным профилям распределения. Эмиттерный переход обладает наибольшей удельной емкостью, но малым пробивным напряжением и добротностью. Коллекторный переход используется наиболее часто для формирования ДК (рис. 33, б).

МДП–конденсаторы.Конструкция МДП–конденсаторов представлена на рис. 34. Нижней обкладкой служит эмиттерный n⁺–слой, верхней – пленка Al. Диэлектриком служит тонкий слой SiO₂ или Si₃N₄. Толщина диэлектрика составляет 0,05…0,12 мкм. Недостатком МДП–конденсаторов с составе биполярных микросхем является необходимость введения дополнительной операции создания тонкого диэлектрика.

Тонкопленочные МДМ–конденсаторы. МДМ–конденсаторы используют в совмещенных микросхемах. Он состоит из двух металлических слоев, разделенных диэлектрическим слоем. В качестве обкладок используют Al или Ta, тогда в первом случае с качестве диэлектрика используют Al₂O₃, во втором – Ta₂O₅. Диэлектрическая постоянная у Ta₂O₅ на порядок больше чем у большинства других диэлектриков, но он не используется в микросхемах работающих при высоких частотах. МДМ–конденсаторы, как и МДП– конденсаторы работают при любой полярности. Их недостатком является удлинение технологического маршрута изготовления и необратимый отказ в случае пробоя диэлектрика.