|
| |
|
Главная Журналы с------й Рис. 2.1. Интегральные резисторы, с -полосковый диффузионный резистор; б -два полосковых нонно-легирован-ных резистора: в - лабиринтный диффузионный резистор; г - топологическая модель полоскового диффузионного резистора; д - топологическая модель двух полосковых резисторов; е - топологическая модель лабиринтного резистора. МИ, как на осно:йе базовой области, и они на практике почти не реализуются. В последнее время начали применять резисторы, которые получаются на основе не транзисторной структуры, а полученной за счет дополнительной технологической операции ионного внедрения донорной примеси в область р-типа или акцепторной примеси в область «-типа. Кроме того, в АПИМ достаточное распространение получают и тонкопленочные резисторы, реализуемые напылением тонких резистивных пленок на маскирующий слой двуокиси кремния, на которую напыляют также слой алюминия для соединения элементов в микросхеме. Однако следует иметь в виду, что при созданЕи Рис. 2.3. Идеальный прямо- АПИМ, как правило, опти-угольный резистивный слой. мизируются параметры диф-34 Рис. 2.2. Форма контактных площадок. а - ширина контактного окна же тела резистора; б - ширина контактного окна равна ширине резистора; в- ширина контактного окна в три раза же ширины резистора; г - ширина контактного окна равна ширине резистора, но контактная площадка смещена вправо.  фузионных слоев с целью получения наилучших характеристик транзисторов, поэтому параметры резисторов улучшаются не за счет варьирования диффузионными процессами, а за счет выбора резистивных областей, их конфигураций и геометрических размеров [5, 27, 31, 47, 81]. На рис. 2.1 изображены интегральные резисторы по-лосковой и лабиринтной конфигурации с двумя и тремя контактными плошадками. По геометрическим размерам и удельному сопротивлению резистивной зоны интегрального резистора можно определить его сопротивление. Из рис. 2.1 видно, что контактные площадки у интегральных резисторов могут быть неодинаковыми и они, естественно, по-разному будут влиять на общее сопротивление резистора. Наиболее часто встречающиеся контактные площадки у интегральных резисторов показаны на рис. 2.2. Влияние геометрии этих площадок на сопротивление резистора будет рассмотрено ниже. Для определения сопротивления резистора рассмотрим идеальный прямоугольный резистивный слой с одномерным токовым потоком (рис. 2.3). Плотность тока в таком резистивном слое можно определить с помощью закона Ома: 1 = а(х)Е, (2.1) где O(x)-проводимость резистивного слоя; Е - напряженность электрического поля в слое. В свою очередь, проводимость есть функция концентрации примеси в полупроводнике и подвижности основных носителей: c(x)=qii(N)N{x), (2.2) где q - заряд электрона; ii.(N)-подвижность основных носителей, которая является функцией примеси; N(х) - концентрация примеси. Если положить, что к одному концу резистивного слоя приложен «плюс» источника напряжения, а к другому - «минус», то напряженность электрического поля в резистивном слое будет совпадать с направлением координаты у и напряженность электрического ноля будет иметь только одну составляющую Еу. Величину тока в резистивном слое для этого случая находим по формуле Jdx. (2.3) Ч"1 Подставляя равенство (2.3) в выражение (2.1) и учитывая, что на-яряженность электрического поля есть производная от потенциала по координате, получаем I=w- c{x)dx, . (2.4) где iw -ширина резистивного слоя; Ф - электрический потенциал. Интегрируя обе части выражения (2.4) по длине резистивного слоя от =0 до y=L, получаем / = [ф(0)-ф(1)] -j-J o(x)dx. (2.5> Поскольку разность потенциалов О и L есть не что иное, как падение напряжения на резистивном слое, то сопротивление резистивного слоя может быть найдено как отношение напряжения! к току: R=m=-J-. (2.6) W 1" a(x)dx Из выражения (2.6) следует, что сопротивление резистивной области зависит от ее длины, ширины и проводимости. Если проводимость, стоящую под знаком интеграла, выразить через сопротивление слоя Rs, то получим R==RsL/w, (2.7> где Rs - сопротивление «квадрата» резистивного слоя; L - длина резистивного слоя; iw -ширина резистивного слоя. Из выражения (2.7) видно, что сопротивление резистивного слоя зависит от отношения длины слоя к его ширине L/w, т. е. от числа «квадратов» со стороной ш, содержащихся в поверхности резистивного слоя, и сопротивления слоя Rs одного такого «квадрата». Например, чтобы получить сопротивление резистора с номиналом 1,8 кОм при сопротивлении «квадрата» резистивного слоя, равного 180 Ом/П надо набрать 10 «квадратов» поверхности резистора. Бели геометрические размеры маски двуокиси кремния, через которую будет внедряться диффузант, образующий резистивный слой, воспроизведены с точностью до ±Ах, то сопротивление резистора при заданном поверхностном сопротивлении слоя L±Ax L (l±Ax./L) «- «s w±Ax w (1 + ДХ/И)) L (l±Ax/L)(l + Lxjw) 1 -(Ax/te;) (2.8) Учитывая, что (Ах/ш) является величиной второго порядка малости и ею можно пренебречь, находим Раскоывая скобки и пренебрегая членом второго порядка малости Ax/Lw, получаем 1 Г. /Дх; Ах\ ! 1± 1-10) 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 |