Конструкция и топология элементной базы полупроводниковых имс

Как отмечалось выше, элементы полупроводниковых ИМС вы­полняют функцию электрорадиоэлемента. Поэтому к ним относят: ре­зистор, конденсатор, диод, транзистор, полевой транзистор, МДП-транзистор. Кроме этого, при проектировании полупроводниковых ИМС применяют вспомогательные элементы: диффузионные пере­мычки, контактные площадки и фигуры совмещения. Ниже будут рас­смотрены конструкция и топология всех этих основных и вспомога­тельных элементов.

Конструкция и топология резисторов

Резисторы полупроводниковых ИМС формируются на основе слоев: эмиттерного, базового, и базового под эмиттерным (пинч-ре­зисторы). Реже используют слои, полученные ионным легированием. Так как базовый и эмиттерный слои получают диффузией, то и ре­зисторы называют диффузионными.

Широкое применение диффузионных резисторов в ПИМС опре­деляется возможностью формирования их в едином технологическом цикле одновременно с базовыми и эмиттерными областями биполяр­ных транзисторов. Это упрощает технологический процесс.

На рис. 1, а приведена конструкция диффузионного резистора на основе базового p-слоя. Величину сопротивления резистора R определяют по формуле:

( 3 )

где: -удельное поверхностное сопротивление базового слоя, Ом/П;

l- длина резистора:b- ширина резистора;

Кф-коэффициент формы резистора.

Рис. 1. Конструкция резисторов: а - диффузионного в базовом слое;

б - диффузионного в эмиттерном слое; в - пинч-резистора на базовом слое.

Как видно из рисунка, тело резистора размещается в кармане n-типа проводимости, который размещается в пластинеp-типа. Для нормаль­ной работы резистораp-n-переход карман - пластина должен быть за­крыт ( смещен в обратном направлении ). Это достигается подачей на пластину самого низкого потенциала микросхемы. Подключение ре­зистора к другим элементам схемы осуществляется через контактные окна с помощью алюминиевых проводников металлизации.

На рис. 1, б приведена конструкция диффузионного резистора на эмиттерном прелое. Такие резисторы из-за сильного легирования получают низкоомными, их применение ограничивается низким про­бивным напряжением ( 5 7 В )p-n-перехода эмиттер-база.

Для получения высокоомных резисторов применяют так назы­ваемые пинч-резисторы. В них удается существенно повысить удель­ное поверхностное сопротивление за счет уменьшения площади по­перечного сечения. На рис. 1, в показана конструкция пинч-резистора в базовом слое, толщина которого уменьшена за счет эмиттерного слоя до величиныd – d₁. Третье контактное окно на пинч-резисторе необходимо для подключения эмиттерного слоя к высокопотенциаль-ной части резистора для запиранияр-n⁺- перехода на резисторе.

Конструкция ионно-легированного резистора практически не отличается от конструкции, приведенной на рис. 1, б. Однако техно­логия ионного легирования позволяет получить тонкие слои с высо­ким значением удельного поверхностного сопротивления.

В таблице 2 даны типичные значения толщин слоев, поверх­ностных удельных сопротивлений и допусков на номинал резисторов полупроводниковых ИМС.

Таблица 2