Диффузионные резиcторы

Резисторы в составе ИМС характеризуются совокупностью параметров, основными из которых являются: номинальное сопротивление R

, допуск на номинал

± δR, температурный коэффициент сопротивленияTKR, мощность рассеяния Р.

Эти параметры в каждом конкретном случае зависят от исходного материала, способа формирования резистора и его формы (структуры).

Полупроводниковые резисторы - это резисторы, изготовленные на основе полупроводникового материала методами полупроводниковой технологии. Различают объемные и диффузионные полупроводниковые резисторы. Объемные резисторы получают путем создания омических (невыпрямляющих) контактов металла с полупроводником. При идеальных контактах удельное сопротивление ρv такого резистора определяется объемными свойствами полупроводника.

Поскольку на практике используют легированные полупроводники, их удельное сопротивление в случае полной ионизации примеси.

(1)

(2)

Несмотря на простоту конструктивного и технологического исполнения, объемные резисторы не нашли широкого применения из-за большой занимаемой площади и температурной нестабильности.

Диффузионные резисторы формируют на основе диффузионных слоев, толщина которых намного меньше их ширины и длины. Диффузионные резисторы изолированы от остального объема полупроводника p-n-переходом. Они могут быть изготовлены одновременно с другими элементами при формировании структуры полупроводниковых ИМС.

Поэтому для реализации диффузионных резисторов в полупроводниковых ИМС используют те же диффузионные слои, которые образуют основные структурные области транзистора: базовую, эмиттерную или коллекторную.

Сопротивление диффузионного резистора R

определяется удельным сопротивлением полупроводникового слоя, его глубиной и занимаемой площадью:

где - среднее удельное сопротивление диффузионного слоя;

-глубинадиффузии;и b - длина и ширина участка поверхности, в который проводилась диффузия.

При создании полупроводниковых ИМС параметры всех диффузионных слоев оптимизируют для получения наилучших характеристик транзистора. Поэтому при расчете сопротивления диффузионных резисторов по формуле (3) возникает задача определения конфигурации (длины и ширины) резистивного слоя по его известным характеристикам: поверхностной концентрации и распределению примесей, глубине залегания перехода и др. На практике значение обусловлено также требованиями к параметрам транзистора и для каждого конкретного слоя, который можно использовать в качестве резистивного, = const. Поэтому расчет и конструирование диффузионных резисторов облегчаются введением понятия об удельном поверхностном сопротивлении слоя (сопротивлении на квадрат). Это сопротивление определяется выражением

и для каждого слоя транзистора является постоянным.

С учетом выражения (4) сопротивление диффузионного резистора

Так как ps определяется требованиями к областям транзистора, то проектирование диффузионных резисторов заданного номинала сводится к определению l и b.

В общем случае удельное поверхностное сопротивление диффузионного слоя с учетом концентрационной зависимости подвижности носителей заряда и неравномерного распределения примеси по толщине слоя, обусловленного диффузией,

где - усредненное по концентрации значение подвижности носителей заряда;

- усредненное по координате (толщине диффузионного слоя) значение концентрации примеси.

Выражение (6) можно представить в виде

При известных характере распределения примеси , технологических режимах диффузии, характере зависимости и глубине залегания p-n-перехода оно является исходным для определения удельного поверхностного сопротивления в зависимости от характера распределения примеси в диффузионном слое.

Статья в тему

Измерительный преобразователь для медного термопреобразователя сопротивления
термопреобразователь температура сопротивление Измерению температуры придается большое значение в различных отраслях промышленного производства. Температура является наиболее массовым и, зачастую, решающим параметром, характеризующим различные технологические процессы металлургической ...