Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

вые области, форма которых будет определяться продолжительностью изолирующей диффузии. Следовательно, у коллекторных резисторов поперечное сечение шо форме отличается от поперечного сечения базовых и эмиттерных резисторов и действие краевых областей здесь следует учитывать по-иному. Проводимость коллекторного резистора (рис. 2.5) удобно рассматривать



Рис. 2.5. Интегральный резистор, реализованный в коллекторной области.

•как сумму двух проводимостей (проводимости резистивной зоны с прямоугольным сечением и проводимости двух одинаковых резистивных краевых областей, у которых непрямоугольные огчения):

G, = w{R,L)-\-m,, (2.14)

где Скр - проводимость одной из краевых областей.

Если положить, что изолирующая диффузия проходит радиально от края диффузионного окна, то краевые области резистора будут иметь форму наружной стороны, примерно равную одной восьмой части окружности радиуса г (рис. 2.5). В этом Случае проводимость краевой резистивной области можно определить по формуле

0(Х)

XVI/2-7./4-1/2),

(2.15)

где а{х)-проводимость резистивного слоя; Xj - глубина залегания области резистора. Учитывая, что кон-



центрация примеси в эпитаксиальном слое постоянна и не зависит от координаты Xj, а подвижность основных носителей при постоянной концентрации также постоянна, выражение проводимости краевой области можно преобразовать:

Gkp=(0,125/i/?s)(a: L). (2.16)

Таким образом, сопротивление резистора, реализованного на основе коллекторной области с учетом краевых областей, можно определить по формуле

р sUw .

1 + 0,25ху/ву

Из выражения (2.17) следует, что число квадратов резистора, реализованного на основе коллекторной области, не будет равно Ljw в результате влияния краевых областей.

В процессе проведения изолирующей диффузии надо учитывать обеднение носителями эпитаксиальной области, которое может вызвать смещение р-п перехода коллектор-подложка. Словом, изолирующая диффузия оказывает влияние на точность сопротивления номинала коллекторного резистора. Чтобы выдержать в заданных пределах номинал резистора, реализованного в коллекторной области, необходимо с высокой точностью и достаточно тщательно проводить изолирующую диффузию. Так как изолирующая диффузия в технологии диффузионных процессов изготовления полупроводниковых интегральных микросхем одна из самых продолжительных, и ее точной регулировке иа практике мало уделяют внимания, то интегральные резисторы на основе коллекторной области могут иметь значительный разброс геометрических размеров сечения, что незамедлительно сказывается на разбросе номиналов их сопротивления, поэтому на практике они реализуются довольно редко. Хотя по площади резистивного слоя без учета сравнительно большой площади, занимаемой изолирующей р-областью, эти резисторы по сравнению с резисторами, реализованными в базовой области, позволяют вроде бы экономить площадь кристалла в несколько раз, особенно при больших номиналах резисторов, но значительная площадь изолирующей области практически сводит на нет это преимущество эпитаксиальных резисторов. Уместно здесь заметить, что в результате слабого легирования коллекторной области эти резисторы имеют большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и достаточно большое напряжение пробоя (более 100 В) [5, 25, 88, 90].

Пример 2.1. Рассчитаем длину резистора L, реализованного в коллекторной области, с номиналом R=\QQ «Ом, если его ширина w=A мкм, концентрация примеси 7=5-10 атом-см- при xj= =8 мкм. Определим сопротивление слоя на квадрат:

= ТГ looi-io-" = .



а затем длину резистора:

Rw(\+Ci,25Xj/w) 100.102.4-10-«(1+0,25-8/4) L =--------= 480 мкм.

Резистор такого же номинала, реализованный в базовой области с поверхностным сопротивлением Rs=l80 Ом/D при ширине ш = = 4 мкм, будет иметь длину

Rw 1гп.1с3.4.10-6 L = =-Ш-= 2230 мкм.

Из примера видно, что реализация резистора с номиналом 100 кОм в коллекторной области позволяет уменьшить площадь поверхности резистора в пять раз, но это без учета площади, которая потребуется на изолирующую область.

Резистор, который реализован в коллекторной области, изолирован в горизонтальной плоскости от подложки обратно смещенным р-п переходом (эпитакси-альный слой-Подложка) и в вертикальной плоскости обратно смещенным р-п переходом (изолирующая р-область - эпктаксиальный слой). Так как обратно смещенные р-п переходы обладают зарядной емкостью, то эпитаксиальный резистор будет иметь горизонтальную паразитную емкость 5гСг (переход эпитаксиальный слой -подложка) и вертикальную 5вСв (изолирующая р-область - эпитаксиальный слой). Емкость единицы горизонтальной площади р-п перехода (удельная емкость Сг) может быть определена .исходя из характера этого р-п перехода по известным формулам, а емкость на единицу площади вертикальных его краев (удельная емкость Св) с помощью известных формул рассчитать затруднительно, так как закон распределения примеси в изолирующей р-области сложный (изолирующая р-область диффундируется в п-эпитаксиаль-ный СЛОЙ). Для определения емкости на единицу площади р-п перехода изолирующая диффузия - эпитаксиальный слой проще воспользоваться графиками. Лоренса- Вернера.

Зная заданные емкости р-п переходов на единицу площади, паразитную емкость резистора, сформированного в коллекторной области, определяем

C„=CrL {W -f 0,82д;) -f 0,7СвПд;/--2Сп, (2.18)

где Сп - емкость области контактной площади резистора; Xj - глубина залегания р-п перехода эпитаксиальный слой - подложка. Первый член выражения (2.18)-- это паразитная емкость нижней части резистора, второй 42 .





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90