Диффузионные резиcторы

Таблица 1

Диффузионные резисторы практически могут быть реализованы на основе любой из структурных областей транзистора. Для их использования в ИМС на поверхности структурных областей создают омические контакты металлизацией алюминием. Структуры диффузионных резисторов на основе структурных областей типового планарно-эпитаксиального транзистора показаны на рисунке 1, а их параметры приведены в таблице 1. Взято с сайта 4males.ru

Рисунок-1- Структуры диффузионных резисторов, сформированных на основе базового слоя (а), базового слоя, ограниченного эмиттером (б), и эмиттерного слоя (в)

Как видно из таблице 1, наибольшим удельным сопротивлением ρs обладают резисторы, выполненные на основе базового слоя, ограниченного эмиттерным переходом (рисунок 1б), однако воспроизводимость сопротивлений низкая. По этой причине используют в основном эмиттерные или базовые слои. Эмиттерные слои применяют для получения резисторов с малым сопротивлением (рисунок 1в).

Наиболее распространены резисторы, сформированные на основе базовых слоев (рисунок 1а). При этом достигается сочетание высокого сопротивления слоя, необходимого для уменьшения площади, занимаемой резисторами, и приемлемого (сравнительно малого) температурного коэффициента сопротивления.

Для получения диффузионных резисторов требуемого сопротивления, определяемого по формуле (5), диффузионные слои формируют в виде прямоугольника (для небольших номиналов) или змейки (с целью уменьшения занимаемой резистором площади). В этом случае отношение l/b стремятся сделать по возможности большим (10-50) для уменьшения на расчетную величину R изгибов резистора (при выполнении его в виде змейки) и расширения слоя на концах (под контактные площадки). Минимальная ширина резистора определяется процессами фотолитографии и диффузии и достигает предельного значения порядка 5 мкм и менее. Для диффузионных резисторов характерно наличие паразитных элементов - распределенного конденсатора и распределенного транзистора.

Эквивалентная схема диффузионного резистора на основе базового слоя приведена на рисунке 2. Она содержит следующие основные и паразитные элементы:

диффузия кремний полупроводниковый резистор

R1 -сопротивление проводящего канала резистора (p-области);2 - омическое сопротивление контактов;3 - сопротивление токам утечки n-области;4 - сопротивление токам утечки подложки;

С1 - емкость коллекторного p-n-перехода;

С2 - емкость изолирующего p-n-перехода;n-p-распределенная паразитная транзисторная структура с низким коэффициентом В.

Паразитная транзисторная структура начнет сравнительно хорошо проводить, если изолирующий переход будет смещен в прямом направлении, а коллекторный переход - в обратном. Чтобы этого не произошло, в правильно сконструированной ИМС на n- и n+ -области подается самый высокий положительный потенциал. Обратное пробивное напряжение переходов порядка 50В, а ток утечки обычно не превышает 10 мкА. Влияние распределенной емкости резистора становится заметным на частотах выше 10 МГц.

Рисунок 2 - Эквивалентная схема диффузионного резистора, сформированного на основе базового слоя транзистора

На точность воспроизведения сопротивления диффузионного резистора ± ΔR влияют в основном три технологические операции:

) изготовление фоторезистивной маски;

) травление слоя Si02 при изготовлении из него защитной маски;

) диффузия примесей через окна маски на заданную глубину. Первые две операции определяют точность рисунка, т. е. допуск на длину (±Δl) и ширину (± Δb) проводящего канала (слоя). Третья операция определяет глубину залегания p-n-перехода и характер распределения концентрации примеси в p-области, т. е. допуски на толщину канала ± и его удельное сопротивление ± ρV. Указанные параметры связаны известным соотношением:

где - среднее удельное сопротивление канала резистора.

Наибольшие потери точности воспроизведения сопротивления резистора происходят на третьей операции, т. е. во время диффузии примесей. Кроме разброса по номиналу диффузионные резисторы обладают существенной температурной зависимостью. Температурный коэффициент сопротивления определяется выражением

Статья в тему

Устройство управления шаговым двигателем на микроконтроллере
Последние годы отмечены массовым наполнением рынка всевозможной автоматизированной аппаратурой самого различного назначения и самой различной сложности от пластиковой платежной карточки до холодильника, автомобиля и сложнейших установок. Это стало возможным благодаря микроконтроллера ...