Пленочные резисторы

Структура и конфигурации пленочного резисто­ра показаны на рис. 14. Как видим, в общем случае конфигу­рация пленочного резистора такая же, как диффузионного (рис. 1), полосковая или зигзагообразная (меандр). Расчет сопротивления можно проводить по формулам:

R=_s (a/b)

Удельное сопротивление слоя зависит от толщины слоя и материала. Типичные значения _s приведены в табл. 2. Там же приведены типичные значения других пара­метров резисторов: максимального и минимального номиналов сопротивления, разброса номиналов (Δ), температурного коэф­фициента (ТКС) и временного дрейфа сопротивления ΔR(t) (за 1000 ч при температуре + 70 °С).

Рис.14. Пленочные резисторы полосковой (а) и зигзагообразной ( б) конфигурации.

Значение разброса (допуска) Δ приведены для двух случаев: когда отсутствует специальная подгонка (юстировка) резисто­ров после их изготовления (б/подг.) и после такой подгонки (с подг.).

Таблица 2

Типичные параметры пленочных резисторов

Тип резистора	s, Ом/			Δ, %		ТКС,	ΔR(t), % (1000 ч, +70ºС)
				б/подг	с подг.
Тонкопле­ночный	10-300	106	10	±5	±0,05	0,25∙10-4/°С	0,005
Толсто­пленочный	5, 0-106	5-108	0,5	±15	±0,2	2∙10-4/°С	0,05

Из табл. 2 можно сделать следующие общие выводы:

• диапазон сопротивлений пленочных резисторов несравненно шире, чем полупроводниковых (диффузионных и ионно-легированных); а тонкопленочная технология обеспечивает более высокую прецизионность и стабильность резисторов;

• подгонка обеспечивает существенное уменьшение разброса (допусков) сопротивлений; следовательно, возможность та­кой подгонки является важным преимуществом пленочных резисторов;

Подгонку резисторов можно осуществлять разными способа­ми. Простейший, исторически первый способ состоит в частич­ном механическом соскабливании резистивного слоя до того, как поверхность ИС защищается тем или иным покрытием. Бо­лее совершенными являются методы частичного удаления слоя с помощью электрической искры, электронного или лазерного луча. Разумеется, все эти способы позволяют только увеличи­вать сопротивление резистора. Наиболее совершенный и гибкий метод состоит в пропускании через резистор достаточно большо­го тока. При токовой подгонке одновременно идут два процесса: окисление поверхности резистивного слоя и упорядочение его мелкозернистой структуры. Первый процесс способствует увели­чению, а второй — уменьшению сопротивления. Подбирая силу тока и атмосферу, в которой ведется подгонка, можно обеспе­чить изменение сопротивления и в ту, и в другую сторону на ± 30% с погрешностью (по отношению к желательному номина­лу) до долей процента.

Варианты конструкции тонкопленочного резистора.

По сравнению с диффузионным резистором (ДР) тонкопленочные резисторы (ТПР) обладают более высокими значениями удельного поверхностного сопротивления и более низким температурным коэффициентом сопротивления.

Некоторые разновидности ТПР представлены на рисунке 15.

Рисунок 15. Тонкопленочные резисторы.

Наиболее распространенной формой ТПР является прямоугольная форма, как самая простая по технологическому исполнению. ТПР могут быть изготовлены масочным методом, с помощью фотолитографии или смешанным (масочным и фотолитографией).

О дним из основных параметров, характеризующих ТПР, является коэффициент формы К_ф=l/b и в зависимости от его значения выбирают конфигурацию резистора. Коэффициент формы ТПР простой прямоугольной формы, изготавливаемого по масочной технологии, должен находится в пределах 0,5≤K_ф ≤10. Нижний предел этого равенства связан с возможностью возникновения значительных погрешностей сопротивления при K_ф≤0,5 вследствие погрешностей совмещения масок для резистивных и проводниковых пленок (контактных площадок). Верхний предел неравенства ограничен необходимостью сохранения жесткости маски.

Резисторам с K_ф>10 целесообразно придавать форму “меандра”. Применение фотолитографии при изготовлении ТПР позволяет расширить указанные пределы, однако и в этом случае верхний предел коэффициента формы рекомендуется ограничить K_ф50. Верхний предел K_ф ТПР с металлическими перемычками практически неограничен.