MOS管電容的工藝制作方法及其特性分析

（一）電容

在MOS集成電路中，除MOS場效應管外，常需要把電阻，電容等元件制作在同一塊芯片上，有時還要求有較高的匹配精度。下面介紹幾種無源元件的制作方法及其特性。

在MOS模擬集成電路中，電容是不可缺少的基本元件之一，它的性能優劣和精度的高低直接影響電路的性能。MOS管電容。由于在MOS工藝中實現的MOS電容，其匹配精度比電阻好，一般約為0.1%~5%，因此在D/A、A/D和開關電容電路等集成電路中，往往用電容代替電阻網絡。

現把MOS集成電路中的幾種MOS電容的制作方法及其性能介紹如下。

1、鋁柵工藝中的鋁-柵氧化層-漏源擴散區電容

在標準鋁柵工藝中，提供了鋁-柵氧化層-漏源擴散區電容，其電容結構如圖4.2-4所示。

鋁層作為上電極，漏源區n⁺或p⁺作為下電極，柵氧化層作為電容的介質。當柵氧化層厚度為1000埃時，其單位面積電容值為法/厘米³，電容面積由柵光刻版或鋁光刻版來定，此電容的電壓系數約10~100百萬分之一/伏，溫度系數約10~20百萬分之一/℃，都是比較低的。MOS管電容。但從圖4.2-4中可知，作為電容的下電極與襯底構成反向p-n結電容，形成寄生電容；電容的上電極（鋁層）也與襯底構成寄生電容，通常場氧化層較厚，故此寄生電容較小，若在電路設計中使用鋁-柵氧化層-漏源區擴散電容時，應考慮此電容下電極的寄生電容對電路的影響。

2、硅柵工藝中的多晶硅與重摻雜襯底之間的電容

在硅棚工藝中，由于其自對準特性，多晶硅與漏源之間的交疊電容很小，通?？珊雎?，而只考慮多晶硅與低摻雜濃度襯底之間的MOS電容，此MOS電容的電壓系數很大，通常不能使用。MOS管電容。為此需要加一塊離子注入版，注入濃度為10¹³~10¹⁴/厘米¹，就得到一個多晶硅與重摻雜襯底間的電容，介質還是柵氧化層，其電容結構如圖4.2-5所示。其柵氧化層厚度為1000埃時，單位面積電容值是法/厘米²。顯然，此電容的上電極和下電極也存在著寄生電容。

3、硅柵工藝中的鋁-多晶硅電容

在硅柵工藝的蒸鋁工藝前用光刻方法刻去多品硅上的厚氧化層，再在多晶硅上熱生長一層薄氧化層（與柵氧化層同時做），然后蒸鋁，最后形成一個鋁-氧化層-多晶硅電容，其結構如圖4.2-6所示。MOS管電容。多晶硅的底部是厚的場氧化層（約1微米）故此電容的下電極與襯底之間的寄生電容很小，通常是電容C容量的10%，而電容上電極與襯底之間的寄生電容更小，一般是電容C容量的0.1%~5%。

4、硅柵工藝中的雙層多晶建電容

硅柵工藝中的雙層多晶硅電容，其結構如圖4.2-7所示，兩層多晶硅之間是一層薄氧化層，此氧化層通常與柵氧化層同時形成，其厚度600~1000埃。MOS管電容。由圖4.2-7可知，此電容與鋁-多晶硅電容一樣，寄生電容很小。由于雙層多晶硅電容具有性能穩定，寄生電容小等優點，因此通常用它作為開關電容電路、A/D、D/A等集成電路中的電容。

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