Интегральный регулируемый конденсатор Советский патент 1990 года по МПК H01L29/94 

Изобретение.относится к электронной технике и может быть использовапо в линейных интегральных схемах

Известен интегральный регулируемый конденсатор, содержащий несколько конденсаторов С,,, имеющих различную емкостЬо Первые выводы всех конденсаторов соединены между собой и подключены к первому контакту„ Вторые выводы подключешл к второ гу контакту через соответствующие диоды D - D играющие роль ключейо На точки соединения конденсаторов и диодов подается входной дискретный сигнал, который управляет включением-выключением диодов,, Поэто гу величина емкости между контактами определяется входным сигналомо

К недостаткам указанного регулируемого ковденсатора следует отнести наличие цепей управления, которые усложняют и приводят к ухудшению скоростных параметровi

Известен также регулируемый конденсатор, подстройка которого осуществляется с помощью электроискровой обработкио Конденсаторные обкладки

Sft) замыкают накоротко, заземляют и поС/5дают высокое напряжение на острокоsнечный электрод, который находится

СП) над подстра1щаемым ко 1денсатором и не соприкасается с Под действием искрового разряда происходит вьскигание как верхней, так и нижней металлических обкладок кондексатора-о

Недостатком регулируемого конденсатора, исключаетдпм его применение в линейных интегральных схемах, является повреждение полупроводникового основания..

Наиболее близким техническим решением является интегральный регулируемый конденсатор, содержащий полупроаодниковую с окисным слоем и металлическдаш электродами НА его поверхности, П ющадь электродов указанного кон денсатора превышает нео5ходиг-1л,Юа При подстройке конденсатора выбра {ную часть незащищенного электрода пре/р щают в диэлектрик и затем осущестБли ют тепловой пробой указанной области Недостатком известного регулируе мого конденсатора является низкий vi} ц.ент выхода годных из-за специфики технологического процесса перевод материала верхнего электрода в диэл триКо В термически осалодегшом металл верхнего электрода всегда 1 неются В1 лючения KpyniibK зерен, nepeno/i которых в диэлектрическую фракци.ю за-труднителено Обычно Э1о приводит ч необходимости введения термических обработок, Т1цатео ьного контроля тш/ утечкио Целью изобретения является ПОЕЬШК ние процента выхода гч1д}а1Х и jja;;,- -ности полупроводнико ых устройс лазерной гюдгонкео Поставленная а,т:ь .достиг. PI что в интегральный рсдгулируеденсатор содержащий полу про- вую по,дложку с окисшлм и ме.с лическими электродами на его иовер/ ности, один из электродоп Bbir.oj;Hi-4 в вида .Ji сек:шй„ расположешг. друг от друга на 2-Ь , i метра лазерно1о лучй :: соот;;ошсн -:е;плоп.адей секдий (-. и-1 а , -V I , ных между собой посредством пepc aJiчек.) рыиолч. из г.плпва кремня и металлов V, VI. групп,. Дополнительные перемычк - сформир 1заны из проводящего материала, лег,; распы,;1яемо1 о лазерным лучом, В Kti-честве материа,ла для указгНни.х ,ере мычек использовался сплав кремиич с кетал:1ом V, VI группы-, например с никелем хромомс Соотношение площадей секцшЧ выбраной как ряд чисел 1:2:4:8,о.а, где п член ряда определяется по форьгуле Выбор данного соотношения площадей основан на том, что он позволяет ре лизовать подстройку требуемого номи нала емкости из диапазона 5-45 иФ используя минимальное количество секций о Расстояния между сек;шями выбраны С учетом сохранения высокой степени интеграции без нарушения верхнего электрода я процессе подго1П ;и иомина-ча лазерным лучома Минимсиги.ное расстояние равно двум п,иаметран лазерного луча и с успехом применяется цпп секций с величиной емкости, не njjeаг-гшающей 3,0 пФ /.Vm больших емкостей расстояния увелич(-изаю-г до 5П мкМ)ЧТо составляет пять диаметров лазерного луча лазера ЛТО-501 для гтромь-шлеыюй ус т ап oiJKH ЭМ- 35 1 с, В зависимости от тоги, какой :iiGi-7;К)д М/П1--конденсатора разделе и-: можШ получить 1 ;-пе; пую I-JIK нелинейную кмкость после Bbi: oj:iu;;in/ о; ерации подстройки ломипа;.:: конденса1ораПои подстройке ксждцчс oTjpa i:--(rкусирозлнпым Лспе г;;ь::1 чучо up(in;i;i,.iT ::о леремычка:-, от1;,еляя Ьишчие у)чазаин1)1Х иереьыч к из л гкорЙСГТЬиТЯеМОГО MclltJpHajln ПиЗ;. iбежать при лазерной пэ/глтроике / Kanbiioro nepeipfijj,,, а.ед(1;-;Г1;с;и и:-,, и iji; разрушеии с Перегре: ;и-:д:--;;-жк11 под a:iiOMi-i inejijiNi контактом ( ь;;;С1 как йольли/: чась ;ерги - ruirjioi:, . ;д;г(;:ккой 6j:ar4X4U вь1сскз;; т :;L;iciпр :;ii(;jHMncTi: плимипия, BiseuH;;nv; ;-1ча ;i:u.j; 4O OJ:i;HT i:T;.-;ibix ;ло:1,; oi: ;.: .1егк; ;;асплаиля10:и;г агср ;-ла по ет ;1редо1нг агп.ь не ;;ср1-гие:з 11 р;3ру и: ие ио/уюжкн, по i; ;-iCi j::)4 ае :. акорзчивапир учястксв /атал/ч л i:J (отделяемых ::аче1)о:-- с :ии;1-;тр|) - j:i,aoHcaTOi;a i: полупроводппкоь; ос-ч; пнием. На фиг. представлен ;р(:1,ллггиг-с,и у л; смый ко11де11сатор ; ра:з,,(..лечa:,iii п(-:рхпим ;-М1ект)Одом на :-;-И ct , тюперечный разрез; ка (рига/ эюп-пкллеитпач з :ек:-рпческз ; схс:--:: до гюдг-опки; на - то --ке, после OTfCJiioaainni одвой из секлийз па фиг.;,4 аредлагал;мый копдечсатоа с разДВлен1;ым нижним электродом па две секции, поперечный разрез; на эквивсьчснтная электрическая схедма до подгопки; на фигоб - то же, посла подгонки„ В полупроводниковом основан:чи 1, защищенном пленкой толстого окисла 2j сформирована высоколегированная обпасть-затвор 3, ябляющаяся нижней обкладкой конденсатора, на поверхности которой создан тонкий окисел 4 На поверхности пластины сформированы металлические области-электроды 5, один из которых электрод 6 имеет оми ческий контакт с высоколегированной областью-затвором Зо Металлические области-электроды 5, расположенные над тонким окислом, разделены на три секции, соединенные между собой пере мычками 7, выполненными из сплава кремния и тяжелых металлово На фиго2 представлена эквивалентная электрическая схема регулируемого конденсатора с трехсекционным вер ним электродом, где 8, 9 и 10 - емкости С мелоду секциями верхнего элек трода 5 и нижним зат1зором 3, 11 и 12 - сопротивления нижнего затвора между секциями, В области низких и средних частот суммарная емкость меж ду электродами 5 и 6 будет равна С Cg + С,+ С,о()„ На фиГоЗ представлена эквивалентная электрическая схема регулируемог конденсатора с трехсекционным верхним электродом после псфежигаиия лазерным лучом из перемычек, соеди)1лющих секции верхнего электрода В это случае емкость между электродами 5 и 6 будет равна сумме емкостей секций верхнего электрода, сохранивших элек трический контакт с злектрог:,ом 5 о На фиГаЗ представлена электрическая схема регулируемого конденсатора с двухсекционным ниж)1им .электродом, где показана емкость 13 между металлическими областями - электродами 5 и 6, емкость 14 - емкость р-п-.черехода между областью-затвором 3 и пол проводниковым основанием 1 о Р- мкости 14 в исходном состоянии закорочены перемычками 7 и поэтому емкость между электродами 5 и 6 будет равна На фиг.6 представлена эквивалентная электрическая схема регулируемого конденсатора с двухсекционным ниж ним электродом после разрушенной перемычки лазерным лучом. Емкость между электродами 5 и 6 определяется по формуле: 66 Практически С,з(2-5)С, и выражение (II) можно считать по формуле g. (1.2-1,5) Cfj, Тово уменьшение емкости произошло, но более медленио, чем когда многосекционным является верхний электрод и емкость имеет нелинейный характер. Пример, В составе операционного усилителя были введены две регулируемых МДП емкости площадью С 95040 мкм и С 55904 мкм В полупроводниковой подложке п-типа с удельным сопротивлением 5,0 Ом/см сформирован нижн1-1Й затвор, диффузией примеси фосфора, параметры полученного слоя: глубина залеганияХ: 2,0 мкм поверхностное сопротивление ,0 8,0 м/кВ, над нижним электродом сформирован тонкий дизлектрическга слой из двуокиси кремния толщиной ОООА , на поверхности которого расположен верхний электрод, выполненный из термически напыленного А1 толщиной 1200 X. Верхний электрод каждого конденсатора в 1полнен из трех секций, соединенных между собой перем1 1ЧКс1ми из сплава кремния, хрома и никеля кермет РС-5406 тотациной 180А и шириной 50 мкм. Соотношения площадей ДД1Я первого конденсатора 1:2:4, для иторого 1:2:3о При смеще}{ии - 5В ве4i 4 iv hi емкостей соот етст1;енно соспмвляют (4:8:16) пФ и (3:6:9) пФо Операция подгонки начиналась с пережигания перемычек, соединяющих секцию с минимальной площадью и остальным массивом. liMKOCTb двухсекционного конденсатора бьша соствественно ратзпа 24 + 20 пФ, и 15+1,5 пФ Втоpoii этап подгоики заключался в отсоецинении вторых секций, емкости конден- сато110Б соотзетстпенно составили 16± i2,0 пФ и -915 ПФО Разработанная конструкция позволила получать любой номинал емкости из следующих рядов 4,8,12,16,20,24,28 и 3,Ъ,9,12,15,18. Испытания регулируемого конденсатора в составе ОУ показали его высокую на/дожность ИС выдержали испытания в течение 1000 ч непрерывной работы при гювыьенпой температуре окружающей средь: 85 °С и наихудшем сочетании пит дющих напряженийо Интегральный регулируемьш конденсатор может быть использован в быстродействующих интегральных схемах,

ИНТЕГРАЛЬШЙ РЕГУЛИРУЕМЬЙ КОНДЕНСАТОР,-содержалиш полупровод-, ннковуго подложку с окисным слоем и металлическими электродаш- на его поверхности, отличающийся тем, что, с целью повьшения процента выхода годных и надежности полуггроводниковых устройств при лазерной подгонке, один из электродов выполнен в виде 2,3ооф секций, расположенных друг от друга на расстоянии 2-5 диаметра лазерного луча с соотюшением ;2:4„ о «а, где 3, площадей секции Ьи 2:av электрически соединенных между собой посредством nei cNSbuieK, выполненных из сплава и металлов V, VI групп о

jj mr-ii j,,,,f -,,« .,

a

f/

7/

/ /V- - AAA----- -™ «

о--d

««,,-- /u

.,7

fZ

f2

ФигМ

Фиг. 5

Фиг. 6