將電阻、電感、電容、傳輸線、功率分配器/功率合成器和金屬互連線等無源元件集成在一個芯片上,從而形成集成無源元件(IPD)。
集成無源元件的制備工藝與集成電路制造工藝兼容,主要包括薄膜工藝和光刻刻蝕工藝。集成無源元件可以減小產品尺寸,提高產品性能。 集成電阻形式多樣,通常可分為非金屬電陽和金屬電阻兩種。傳統意義上,非金屬電阻主要用于硅基集成電路工藝,金屬電阻在化合物半導體工藝中較為常用。但是,隨著硅基集成電路的發展,引入高k金屬柵工藝后,金屬電阻也被用于硅基集成電路中。非金屬電阻是指用半導體材料或多晶硅制備而成的電阻,因半導體材料或多晶硅的摻雜濃度的不同,其電阻率也不同。根據這一特性,利用擴散工藝、離子注人及退火工藝,可以改變半導體材料或多晶硅的摻雜濃度,并通過版圖設計得到合適的形狀和尺寸,制作所需要的電阻。金屬電阻是指利用蒸發或濺射鍍膜技術,在絕緣介質上沉積一層金屬薄膜,通過光刻刻蝕或剝離(Lift-otf)技術去除多余的金屬,從而形成合適電阻值的電阻。常用的金屬電阻材料有鎳鉻合金(NiCr)、氮化鉭(TaN)和氮化鈦(TiN)等。
集成電容通常分為金屬-氧化物-半導體(MOS) 電容、金屬-絕緣層-金屬(MIM) 電容、pn結電容、叉指結構電容等,可采用半導體加工工藝制備而成。
集成電感分為單匝線圈、多匝線圈、傳輸線電感。其中,多匝線圈又分為螺旋型和直角型兩種。電容、電感通過沉積金屬-電鍍加厚-濕法刻蝕或干法刻蝕工藝制作,步驟簡單,但是需要比較精確的控制,高質量的電容和電感對于濾波、去耦及匹配電路中降低相位噪聲起著直接作用。
利用互連線和傳輸線可以實現芯片上元器件的連接。為了提高芯片的集成度,減小奇生效應,互連線在滿足電流密度要求的條件下應盡量窄和短,小電流的互連線制作應選擇工藝上能提供的最小線寬,長互連線設計時應考慮互連線帶來的延遲效應。當工作領率在微波和毫米波范國時,互連線不可當作純電阻看待,需要考感寄生參數利趨膚效應的影響。
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原文標題:集成無源元件,積體化被動元件,Integrated PassiveDevice (IPD)
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