Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Поверхностное сопротивление такого резистора обычно составляет 200 Ом/квадрат, а темперитууный коэффициент еоиуотиеления ТТКС, определяемый выражением ТКС = (1/Я) йй/ЛТ, 2 ° 10 '/'С = 0,2 %/'С. На рис. 2.50 и 2.51 показана топология диффузионного резистора. Изолированные участки эпитаксиального слоя и-типа обычно подключены к положительному полюсу источника питания, а подложка р-типа — к отрицательному полюсу нли к земле, так что не только переход и-слой/у-подложка находится при обратном смещении, но также переход у-резистор/и-слой. Эти два обратносмещснных перехода исключают возможность отпирания паразитиого упу-транзистора (т. е.
структуры база — коллектор — подложка). Кроме того, благодаря обратному смещению сводится к минимуму паразитцая емкость переходов коллектор †ба и коллектор— п»дложка. Все это позволяет разместить много резисторов на одном н том же изолированном участке п-слоя (рис. 2.50, б). Сопротивление резистора может быть выражено через поверхностное сопротивление Йе как )л = Йе(1./))а), где й — полная длина резистора, а )Р— его ширина.
Отношение /./Ж' по существу представляет собой число последовательно соединенных квадРатов. Существует статистический разброс сопротивлений резис1»Р»в отп»сительно центрального, или проектного, значения, от'1асти обусловленный колебаниями поверхностного сопротивления от пластины к пластине или даже по поверхности пластины. Однако для резисторов шириной менее 25 мкм главной причиной "азбр»са являются статистические флуктуации ширины линии )Р. ' ти Флуктуации обусловлены различиями в степени подтравливання окисла и в глубине боковой диффузии под край окисла, а анже некоторыми отклонениями, свойственнымя процессу фото- Интегрольньм схимы литографии.
Статистические флуктуация ширины линии обычно лежат в пределах -~1 или ~-2 мкм. Таким образом, при заданной ширине резистора 5 мкм обусловленный статистическими флуктуациями разброс сопротивлений, нли стандартное отклонение, р Арялга лот ряна Итлиро~аяноя ларями я-тггпа Р нс. 2.50. Тополглии дк!х!цзнонього резистора в НС: а — ннзкоомный рези- стор; б — несколько реэисторов на одном изолированном участке л.типа. может достигать -ьЗО %.
С увеличением ширины линии стандартное отклонение уменьшается, но когда ширина становится больше 25 мкм, стандартное отклонение перестает существенно изменяться и остается на уровне примерно ~5 9е, определяемом флуктуациямп поверхностного сопротивления. Однако с увеличением ширины резистора возрастает площадь, занимаемая резистором на кристалле. длина резистора опредег ~ется шнражсппем у = (й~!т',) !уг, следовагельно, плошадь, запит'асман резистором, пропорциональна 1Гг.
В табл. 2.4 приведены основные параметры различных типов резисторов в ИС. 1224 Глава 2 Разброс отношений сопротивлений интегральных резисторов представляет собой статистическое отклонение отношения сопро. тивлений двух расположенных на одном кристалле однотипных резисторов от среднего, нли центрального, проектного значения Поскольку сравниваемые таким образом резисторы находятся на очень близком расстоянии друг от друга и прошли одну и ту же леелинееанный унаелглн елилганеиальноге и-елее Яелгаллизаиил е л Иеналливаиил lйюлганлгнал ллащауна Рпс.
2.вц Топология смсояооиоого дяффувггоппого резистора. технологическую обработку, следует ожидать, что их параметры очень хорошо согласуются между собой. Поэтому разброс отношений обычно гораздо меньше разброса абсолютных значений сопротивлений. Так, для пары диффузионных резисторов р-типа одинакового номинала, т, е. с проектным отношением сопротивлгь ний 1: 1, разброс этого отношения при большой ширине резисторов (~~25 хгкм) обычно лежит в пределах ~0,5 % Когда ширина резисторов уменыпается до 7 мкм, разброс отношений сопро. тивлений возрастает до ~2 %, С увеличением проектного отношения сопротивлений возрастает и разброс отношений: для резисторов большой ширины при отношении номиналов 1: ! разброс отношений составляет 0,5 йв, а при отношении номиналов 5: 1— 1,5 %.
Для получения низкоомных резисторов и перемычек можно Инпыграланыг еягмм Таблица 2.4 Параметры резисторои в ИС Разброс Поверзиост. иос сопро. типленве, иеадршс отиоше. ниа со. противления 1з: 0,% ткс, ~б ос тнп резистора сопро. тнвлеиня % 100 — 300 Ом От +1 до +3 диффузионный (базовая диффузии) Диффузионный (змиттерная диффузия) Элита кс ниль ный Эпптаксипльный пинсь резистор Диффузионный (базовый) лини-рез истор у!оипо-легированный +О,! 2 — 3 Ом и': 10 1 — 10 кОм От +3,5 до +5 2 — 20 кОм +14 5 — 10 кОм От+3 до+5 ~30 ~50 ~5 ~10 .з-40 500 Ом— 20 кОм От +0 2 до +1 Тонкопленошый таятал (Та) +0,1 200 Ом— 5 кОм 40 — 400 Ом 80 Ом— 4 кОм +О,! От 0 до — 15 вихром (кп — Сг) оксид олова (ЯпОе) ~5 ~8 использовать эмиттерный диффузионный слой н'-типа с поверхностным сопротивлением 2,2 Ом/квадрат (рис.
2.57). Резистор, сформированный вэпитакснальном слое(рис. 2.49, б), имеет нысокое поверхностное сопротивление — 1000— ! 0000 Омуквадрат, — но ему свойствены такие недостатки, как большой температурный коэффициент и большое стандартное отклонение, или разброс сопротивлений. Столь большой разброс обусловлен колебаниями толщины н уровня легнрования эпитаксиального слоя. Еще большее поверхностное сопротивление можно получить в эпитаксиальном пинч-резисторе (рис.
2 49, г). Это резистор, поперечное сечение которого уменьшено путем введения в эпитаксиальный слой диффузионной области р-типа (базовая диффузия). К сожалению, разброс сопротивлений в этом случае еще больше, что объясняется бблшпим влиянием колебаний толщины эпитаксиального слоя н дополнительным эффектом колебаний глубины диффузионного слоя р-тнпа.
диффузионный пинч-резистор, сформированный в базовом диффузионном слое р-типа (рис. 2.49, г), по поверхностному сопротивлению превосходит все другие типы диффузионных резисторов, "" имеет очень большой разброс сопротивлений из-за совместного влияния колебаний глубины эмиттерной (п') и базовой (р) диффузий, 126 Глава 2 Ионно-легированный резистор (рис. 2,49, д) обеспечивает со. четание высокого поверхностного сопротивления и сравнительно малого стандартного отклонения сопротивления. Сравнительно малый разброс сопротивлений достигается благодаря тому, что при ионном легиропанип можно очень тщательно контролировать дозу имплантированных ионов.
Однако для создания таких резисторов требуются две дополнительные операции — фотолптогра. фия и ионное легирование. Тонкопленочные резисторы такого типа, как показанный на рис. 2,49, е, формируются поверх слоя о!Оз путем осаждения тон- Рис. 2.52. Лазерная подгонка тонкопленочных резисторов; а — прямолинейный разрез, незначительно повыгаающий сопротивление; б — прямоугольный разрез, значительно повышающий сопротивление ких пленок различных материалов и могут иметь сравнительно большие поверхностные сопротивления при малом стандартном отклонении от номинала.
Особеяно важное достоинство этих резисторов, соязанное с тем, что они изготонлены не из кремния,— низкие значения ТКС, всего 0,1 !О з/'С, или 0,0! а>а~ С. Однако «платой» за это опять-таки являются дополнительные технологи. ческие операции. Поэтому тонкопленочные резисторы мало используются в кремниевых ИС, зато находят широкое применение в гибридных интегральных схемах. И>ыересная особенность тонкопленочных резисторов состоит в том, что они допуска>от подгонку сопротивления независимо от того, находится лн резистор в составе кремниевой или гибридной ИС.
Можно увеличить сопротивление, прорезав щель в поперечном направлении на части ширины резистора (рис. 2.52). Для этой цели обычно используется пучок лазерного излучения высокой энергии Широко применяются лазерные установки для подгонки резисторов, позволяющие повыц>ать сопротивление до некоторого заданного значения.
Сопротивление контролируется в процессе подгонки с помощью контура обратной связи, Многие интегральные схечы содержат пары резисторов„н для балансировки схемы приходится увеличивать сопротивление одного из них, Такой метод часто используется для того, чтобы свести к нулю напряжение сдвига прецизионных усилителей. 2.15.1. Площадь, заии>яоелпя резистором, Высокоомные интегральные резисторы обычно выполняются в форме мгаогра Интегральные схемы (рпс. 2.51).
Суммарная длина резистора Е определяется выражением г. = (!т/!тн) йр, и каждый угол считается как 0,65 квадрата. Воли расстояние между диффузионными областями р-тнпа выбрано равным ширине резистора 1)У, то площадь, необходимая дли размещения резистора большого номинала (==10 кОм), приближенно определяется как А = г'. х 2)ьт = 2 (й(Рл) )рв. Ширина резистора обычно находится в пределах от 7 до 25 мкм в зависимости от допуска на сопротивление и допустимой плотности мощности, Так, например, диффузионный резистор с номиналом 50 кОм, поверхностным сопротивлением гол = 200 Он!квадрат и шириной линии йУ = 15 мкм занимает на кристалле площадь, примерно равную А = 2 (50 Ому200 Ом) х (15 мкм)' = 0,1!25 мм'.
Для сравнения напомним, что прп-транзистор с однои полоской базовой металлизацин и минимальным размером элементов 10 мкм занимает площадь 0,0165 мм'. Иначе говоря, на площади, занимаемой данным резистором, можно разместить семь биполярных транзисторов. МОП-транзистор с минимальным размером элементов 10 мкм занимает площадь всего 0,00225 мч'-. Таким образом, на площади, занимаемой 50-кОм резистором, можно разместить примерно 50 МОП-транзисторов.
Из сказанного ясно, почему как в аналоговых, так и в цифровых ИС число транзисторов намного превышает число резисторов. 2.15.2. !гпразатная емкость. Каждый интегральный резистор имеет значительную паразитную емкость, распределенную по его 2- рис. 2.53. Интегральные рееисторы: а — цепь с распрелеленнымн яС-периметрами; е — упрощенная эквива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
