Конструкция и топология элементной базы полупроводниковых имс 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. 10.1 а приведена конструкция диффузионного резистора на основе базового p-слоя. Величину сопротивления резистора R определяют по формуле:

где: – удельное поверхностное сопротивление базового слоя, Ом/; l – длина резистора:b – ширина резистора; К_ф- коэффициент формы резистора.

Как видно из рисунка, тело резистора размещается в кармане n-типа проводимости, который размещается в пластине p-типа. Для нормальной работы резистора p-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. 10.1 б приведена конструкция диффузионного резистора на эмиттерном слое. 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. 10.1 в показана конструкция пинч-резистора в базовом слое, толщина которого уменьшена за счет эмиттерного слоя до величины d – d₁. Третье контактное окно на пинч-резисторе необходимо для подключения эмиттерного слоя к высокопотенциальной части резистора для запирания р-n⁺ - перехода на резисторе.

Конструкция ионно-легированного резистора практически не отличается от конструкции, приведенной на рис. 10.1 б. Однако технология ионного легирования позволяет получить тонкие слои с высоким значением удельного поверхностного сопротивления.

Рисунок 10.1. Конструкция резисторов: а – диффузионного в базовом слое;

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

Характеристики интегральных резисторов

Тип резисторов	Толщина слоя, d, мкм	Удельное поверх­ностное сопротивление, , Ом/	Допуск, %
Диффузионный на базовом слое	2,5 3,5	100 300	±(5 20)
Диффузионный на эмиттерном слое	1,2 2,5	1 10	±20
Пинч - резистор	0,5 1,0	1000 3000	±30