Мдп-конденсатор

Мдп-конденсатор

Реферат

 

Использование: изобретение относится к элементам интегральных схем и может быть использовано при создании различных аналоговых и аналого-цифровых систем в интегральном исполнении. Сущность изобретения: МОП-конденсатор, содержащий две обкладки, одна из которых выполнена в слое поликремния, а вторая - в слое материала с высокой удельной проводимостью, разделенные слоем диэлектрика, высоколегированные области, сформированные в подложке, и источник напряжения смещения, один полюс которого подключен к подложке, а второй полюс соединен с высоколегированными областями второго типа проводимости и его полярность противоположна знаку заряда основных носителей в высоколегированных областях. 2 ил.

Изобретение относится к элементам интегральных схем и может быть использовано при создании различных аналоговых и аналого-цифровых систем в интегральном исполнении. Известен МОП-конденсатор, выполненный на полупроводниковой подложке и содержащий область в первом слое поликремния, изолированную от подложки слоем толстого окисла, образующего нижнюю обкладку, область во втором слое поликремния, образующую верхнюю обкладку, слой тонкого окисла, разделяющий нижнюю и верхнюю обкладки, а также контактные окна, расположенные на верхней и нижней обкладках. Недостатком известного технического решения является большая паразитная емкость нижней обкладки относительно подложки, что приводит к невозможности реализации таких элементов на переключаемых конденсаторах, как эквивалентные индуктивности, элементы с частотно-зависимым отрицательным сопротивлением и схемы с билинейными резисторами на основе известного МОП-конденсатора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является МОП-конденсатор, выполненный на полупроводниковой подложке первого типа проводимости и содержащий две области с высокой удельной проводимостью, изолированные от подложки и между собой диэлектрическими слоями, образующие нижнюю и верхнюю обкладки второго типа проводимости, сформированные в подложке и расположенные по длине с обеих сторон обкладок без перекрытия с ними. Известный МОП-конденсатор имеет большую паразитную емкость нижней обкладки относительно подложки, что ограничивает область применения данного МОП-конденсатора. Цель изобретения расширение области применения МОП-конденсатора посредством уменьшения паразитной емкости нижней обкладки относительно подложки. Поставленная цель достигается тем, что в МОП-конденсатор, выполненный на полупроводниковой подложке первого типа проводимости и содержащий две области с высокой удельной проводимостью, изолированные от подложки и между собой диэлектрическими слоями, образующие нижнюю и верхнюю обкладки конденсатора, контактные окна, выполненные на верхней и нижней обкладках, высоколегированные области второго типа проводимости, сформированные в подложке и расположенные по длине с обеих сторон обкладок без перекрытия с ними, введен источник напряжения смещения, один полюс которого подключен к подложке, а второй полюс соединен с высоколегированными областями второго типа проводимости и его полярность противоположна знаку заряда основных носителей высоколегированных областей. На фиг.1 представлен МОП-конденсатор, общий вид; на фиг.2 то же, поперечный разрез. В представленном на чертеже примере конкpетного выполнения МОП-конденсатора в качестве полупроводника первого типа проводимости принят полупроводник, легированный примесью р-типа; второго типа проводимости, легированный примесью n-типа. МОП-конденсатор выполнен на подложке 1 р-типа, содержит нижнюю обкладку 2, верхнюю обкладку 3, контактное окно 4 к нижней обкладке, слой диэлектрика между нижней обкладкой и подложкой 6, слой диэлектрика между обкладками 7, высоколегированные n-области 8, источник напряжения смещения 9. МОП-конденсатор функционирует следующим образом. Посредством контактных окон 4 и 5 обкладки конденсатора подключаются к схеме, в которой используется предлагаемое решение, высоколегированные n-области 8 и подложка 1 под воздействием источника напряжения смещения 9 образуют обратносмещенный р-n-переход. При этом под нижней обкладкой образуется область, обедненная подвижными носителями. Пусть основание нижней обкладки конденсатора имеет форму прямоугольника WL, где W ширина прямоугольника; L длина прямоугольника. При приложении обратного напряжения Е к p-n-переходу протяженность слоя, обедненного подвижными носителями, составит где _Si диэлектрическая проницаемость кремния; контактный потенциал; q заряд электрона; N концентрация легирующей примеси подложки. В выражении (1) предполагается, что концентрация легирующей примеси в n⁺-областях много больше концентрации легирующей примеси подложки. Таким образом, паразитная емкость нижней обкладки относительно подложки по сравнению с прототипом будет меньше на DC_p=2LWC_р.уд., (2) где С_р.уд паразитная емкость единицы площади нижней обкладки относительно подложки. Наибольшее преимущество предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом обеспечивается при смыкании областей, обедненных подвижными носителями. Последнее будет иметь место при выполнении условия а это произойдет при где Е напряжение источника смещения. Например, для типовых параметров технологического процесса N 10¹⁵ см^-3, 0,8 В, при L 10 мкм смыкание наступит при Е 18,4 В. При этом уменьшение паразитной емкости эквивалентного увеличению расстояния между обкладками паразитного конденсатора, образованного нижней обкладкой МОП-конденсатора и объемом подложки, содержащим подвижные носители.

Формула изобретения

МОП-конденсатор, выполненный на полупроводниковой подложке первого типа проводимости и содержащий две области с высокой удельной проводимостью, изолированные от подложки и между собой диэлектрическими слоями, образующие нижнюю и верхнюю обкладки конденсатора, контактные окна, выполненные на верхней и нижней обкладках, высоколегированные области второго типа проводимости, сформированные в подложке и расположенные по длине с обеих сторон обкладок без перекрытия с ними, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет уменьшения паразитной емкости нижней обкладки относительно подложки, в него введен источник напряжения смещения, один полюс которого подключен к подложке, а второй полюс соединен с высоколегированными областями второго типа проводимости и его полярность противоположна знаку заряда основных носителей высоколегированных областей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2