Методика расчета диффузионного резистора

При создании ИМС параметры ДР регулируют выбором конфигурации и геометрических размеров резисторов. Исходными данными для расчета геометрических размеров резисторов являются: номинальное значение сопротивления R с допустимой относительной погрешностью  =R/R (20 %) ; удельное поверхностное сопротивление материала резистора _s; ( для базового слоя 200 Ом/, для эмиттерного слоя 10 Ом/, для ионно-легированного 1000 Ом/); значения мощности рассеяния Р (0,1 Вт); максимальная рабочая температура Tmax(40 С); минимальная рабочая температура Tmin (-40 С).

Толщина базового слоя 3 мкм, толщина эмиттерного слоя 2 мкм.

Расчет геометрических размеров резистора начинают с определения его ширины b, а затем длины l .

За расчетную ширину резистора b_расч принимают значение, которое не меньше наибольшего значения одной из величин:

b_расч = max{ b_техн., b_точн , b_р},

где b_техн.- минимальная ширина резистора, определяемая разрешающей способностью технологических процессов; b_точн - минимальная ширина резистора, при которой обеспечивается заданная погрешность размеров ; b_р - минимальная ширина резистора, определяемая из максимально допустимой мощности рассеяния. b_техн находят из перечня технологических ограничений (b_техн  5мкм), b_точн - определяется из выражения:

b_точн = (b+l/K_ф) /  _,

где b и l – абсолютные погрешности ширины и длины резистивной полоски, обусловленные технологическими процессами (b = l  0,1мкм ); коэффициент формы K_ф = l / b = R / _s; погрешность коэффициента формы  =K_ф /K_ф= R/R – _s/_s - _{R }T, здесь R/R =  (допустимая относительная погрешность), для базового слоя 20%; _s/_s=_s (относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления, для практических расчетов 5%); _{R }T – температурная погрешность сопротивления, _R=0,5_*10^-3 1/град; _T=T_max- T .

b_р - минимальная ширина резистора, определяемая из максимально допустимой мощности рассеяния:

b_р= ,

где Ро- максимальная удельная мощность рассеяния (для кремния Ро= 5,0 Вт/мм²).

Расчетное значение ширины резистора определяется максимальным из рассчитанных значений.

С учетом растравливания окон в маскирующем окисле и боковой диффузии ширина резистора на фотошаблоне должна быть несколько меньше расчетной:

b= b_расч-2(_тр+_y),

_тр – погрешность, вносимая за счет растравливания окон в окисле (0,2 мкм); _y - погрешность, вносимая из-за ухода диффузионного слоя под маскирующий окисел в боковую сторону (0,6 от толщины базового слоя и 0,8 от толщины эмиттерного слоя).

Расчетная длина резистора: l_расч = b_расч(R / _s - n K_фk –0,55N_изг),

N_изг – число изгибов резистора,

n –число контактных площадок резистора

K_фk – коэффициент формы контактных площадок(смотри рисунок 7).

Рис. 7. Формы контактных площадок

Рассчитаем длину резистора на фотошаблоне, учитывая растравливание окисла и боковую диффузию:

L = l_расч-2(_тр+_y)

За топологическую длину резистора берем ближайшее к L значение, кратное расстоянию координатной сетки на фотошаблоне.

На миллиметровой бумаге формата А4 начертить резистор.