|
| |
|
Главная Журналы Для рассмотренного выше случая отношение L/w=\Q. Тогда первый член в круглых скобках выражения (2.Ш) будет на порядок меньше последнего. Следовательно, сопротивление резистора в основном будет определяться точностью изготовления его ширины, а также тем, насколько далеко будет проникать примесь диффузанта резистивного слоя под маскирующий слой двуокиси кремния. И даже с учетом этого расчет резистора нельзя считать законченным, если не учитывать влияния сопротивлений самих контактных площадОК, которые занимают какую-то резистивную область, заданную геометрическими размерами, а также сопротивлений контактов алюминий - полупроводник. Когда область резистивной зоны вокруг контактного окна с учетом технологических допусков получается  Рис. 2.4. Распределение линий тока в резистивном слое. о - при изгибе резистивного слоя под прямым углом; б - у металлического контакта; в - у металлического контакта «закрытого» резистора. близкой к ширине резистора, ширина контактной площади увеличивается на величину, предусмотренную минимально допустимыми тех-нологически.ми размерами. У резисторов со сравнительно большим номиналом даже при самой минимальной его ширине, которая только допускается возможностями технологического оборудования, длина резистора может оказаться больше длины всего кристалла (резистор не размещается накристалле), В таких случаях резистор выполняется по лабиринтной геометрии (в виде «змейки») (рис. 2.1,е). У такого резистора ка изгибах и у контактных площадок линии электрического поля и тока будут распределяться неравномерно (рис. 2.4), и при расчете площадь квадрата на изгибе резистивного слоя нельзя принимать равной единице, кроме того, необходимо учитывать влияние неоднородности тока у металлического контакта [47, 81]. Таким образом, в расчетное выражение (2.10) приходится вводить несколько дополиительных коэффициентов, учитывающих неоднородность линий тока вблизи контактных площадок, при изгибах резистора и изменении глубины залегания резистивных слоеб, проникновение диффузии под максирующий слой двуокиси кремния, а также необходимо учитывать дополнительные сопротивления контактных площадок и самих контактов, которые обусловливаются неполной металлизацией на площадках, сопротивлением контакта алюминий - кремний. Расчет интегрального резистора с учетом поправочных коэффициентов, учитывающих все перечисленные выше эффекты, будет рассмотрен ниже. Первый фотошаблон служит для открытия окна в двуокиси кремния в месте формирования резисторного слоя базовой или эмит-терной областей (этот технологический этап осуществляется одновременно с созданием баз или эмиттеров транзисторов), или для открытия окна под изоляционную диффузию резистивной зоны (резистор формируется в коллекторной области и изоляция элементов микросхемы осуществляется с помощью обратно смещеяныу р-п-пе-реходов). Второй фотошаблон необходим для открытия контактных окон в двуокиси кремния в обозначенных местах на резисторе или его контактных площадках. Этот этап выполняется в то время, когда открываются окна для всех других элементов микросхемы. Третий фотошаблон необходим для устранения ненужного металла, напыленного на всю пластину, чтобы оставить только необходимые металлические соединения от выводов резистора. Как следует из процесса формирования интегральных резисторов, резистивный слой, как правило, отделен от других полупроводниковых зон даже в изолированной области (кармане) с помощью одного или нескольких обратно смещенных р~п переходов. Наличие обратно смещенных р~п переходов способствует возникновению паразитных емкостей, которые определяют не только частотные свойства резистора, но и допустимое пробивное напряжение, выдерживаемое иятегральны.м резистором. Емкость резкого (эмиттерного) р~п перехода на единицу площади определяется по известной формуле [5, 23, 31] где С - паразитная емкость всего р-п перехода; S - площадь всего р~п перехода; Со - удельная емкость, определяемая при.месями и Лд; (J - напряжение, приложенное к р~п переходу; ф - внутренний потенциал. Полагая, что при равновесии общий ток, протекающий через р-п переход, равен О и что для каждого типа носителей составляющие диффузионного и дрейфового тока уравновешены, находим внутренний потенциал по формуле где yfe - постоянная Больцмана; Т -абсолютная температура; 9-заряд электрона; Na, Лд - концентрации акцепторной и донорной примесей соответственно; Пг - концентрация собственной примеси. Формула емкости линейного (коллекторного) р~п перехода на единицу площади будет иметь только другой показатель степени и другое значение Со, так как концентрация примеси у коллекторного перехода иная: Здесь стоит заметить, что резкие и линейные переходы практически трудно 1встретить в полупроводниковых интегральных микросхемах. Таким образом, интегральный резистор, сформированный в виде резистивного слоя в коллекторной, базовой или эмиттерной областях, всегда имеет паразитную распределенную емкость р-п перехода. Другими словами, составной частью любого резистивного слоя являются распределенные сопротивления слоя и емкость р-п перехода, т. е. образуется iC-структура с распределенными параметрами [5, 23, 34]. Естественно, появляется вопрос, нельзя ли использовать эту iC-структуру совместно с эмиттерным повторителем или операционным усилителем (ОУ) в качестве селективной активной i?C-HenH? В принципе ответ может быть положительный. Однако прагсгическое использование резисторной /?С-структуры ограничивается несколькими факторами. Раоиределенная емкость р-п перехода, связанного с резистором, получается не более 10 пФ. Так как номиналы интегральных резисторов тоже сравнительно небольшие, то такую iC-структуру МОЖНО использовать на частотах порядка 10 МГц. Распределенная емкость р-п перехода имеет значительное последовательное сопротивление, что ощутимо ухудшает ее параметры. Кроме того, распределенная емкость р-п перехода сильно зависит от приложенного напряжения. Резисторы на основе коллекторной области. В нормальной структуре биполярного интегрального п-р-п транзистора из трех его областей коллекторная имеет наименьшую концентрацию примеси. Следовательно, удельная проводимость этой области независимо от технологического процесса ее создания (эпитаксиальноевы-рашивание или другая технологическая операция) всегда будет меньше удельной проводимости областей базы и эмиттера. Резистор, полученный на основе слабо легированной коллекторной области транзисторной структуры с проводимостью «-типа, имеет сравнительно большое удельное сопротивление (сопротивление слоя от 500 до 5000 Ом/П). Поскольку эпитаксиальный слой достаточно однородно легирован примесью, то про- -водимость эпитаксиального резистора, созданного в коллекторной области, в отличие от диффузионных резисторов, реализованных в базовой и эмиттерной областях, постоянна по всему его сечению. На рис. 2.5 изображен резистор, реализованный в коллекторной области. Как видно, у этого резистора поперечное сечение отличается от прямоугольника, так как к последнему добавляются две своеобразные крае- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 |