23.1 Pасчет и проектирование диффузионных резисторов полупроводниковых имс.

Наиболее широкое распространение в полупроводниковых ИМС нашли диффузионные резисторы, которые изготовляют на диффузионных слоях базовой или эмиттерной области транзисторной структуры и формируют непосредственно в процессе изготовления транзистора, а также пинч-резисторы. Исходными данными для определения геометрических размеров резистора, формируемого на диффузионном слое, являются:

1. номинальное значение сопротивления и допуск на него;

2. поверхностное сопротивление материала диффузионного слоя;

3. температурный коэффициент сопротивления;

4. средняя мощность, рассеиваемая резистором;

5. точность выполнения основных технологических операций.

Номинальное значение сопротивления резистора определяют из соотношения: где - удельное объемное сопротивление материала резистора; , и – соответственно длина, ширина и толщина резистивного материала. Сопротивление резистора пропорционально удельному объемному сопротивлению, которое определяется уровнем легирования полупроводникового материала и температурой. Более высокому уровню легирования соответствует меньшее значение и, следовательно, более низкое сопротивление R, отнесенное к единице длины при одинаковых значениях ширины и толщины. Поэтому можно было бы заключить, что

23.2 Pасчет и проектирование диффузионных резисторов полупроводниковых имс.

при заданной геометрической конфигурации резистивный элемент наиболее целесообразно формировать на чистом или слаболегированном полупроводниковом материале. Однако удельное сопротивление такого материала сильно зависит от температуры, что полностью исключает возможность его практического использования. Для уменьшения температурной зависимости сопротивления резистора необходимо применять высоколегированный полупроводниковый материал. Увеличение концентрации подвижных носителей заряда в таком материале за счет проявления собственной электропроводности будет незначительным по сравнению с концентрацией основных носителей заряда в широком диапазоне температур. Температурная зависимость сопротивлений резисторов, сформированных на диффузионных слоях с различными значениями удельного поверхностного сопротивления:

Для материала с заданным удельным объемным сопротивлением номинальное сопротивление резистора зависит

23.3 Pасчет и проектирование диффузионных резисторов полупроводниковых имс.

главным образом от геометрической структуры элемента. Cопротивление резистора можно увеличить путем увеличения его длины или уменьшения площади поперечного сечения. Ограничения на геометрические размеры резистивного элемента накладываются отдельными чисто практическими факторами. Диффузионные резисторы, применяемые в полупроводниковых ИМС, формируют на той же подложке, что и остальные элементы схемы (транзисторы, диоды, конденсаторы). Поскольку для изготовления транзисторной структуры требуется большое количество высокотемпературных процессов, резистивный элемент может быть получен одновременно с какой-либо из областей транзистора. В практических случаях, резистор чаще всего формируют на базовом слое транзисторной структуры. Выбор этого слоя представляет компромиссное решение между большими геометрическими размерами, которые были бы необходимы при использовании эмиттерного слоя, и высоким температурным коэффициентом сопротивления резистора, который получался бы при очень слабом легировании кремния, т. е. при выборе в качестве материала резистора коллекторного слоя транзистора. Номинальное значение сопротивления резистора: