MOS管-無(wú)源器件-電阻知識分享-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2020-12-18
電阻
電阻是模擬電路的最基本的元件，在集成電路中有多種設計和制造方法，并有無(wú)源電阻與有源電阻之分。電阻的大小一般以方塊數來(lái)表示，電阻的絕對值為:
式中R□為單位方塊電阻值，L和W分別是指電阻的長(cháng)度與寬度。
若假定這些參數是統計無(wú)關(guān)的，則電阻值的偏差可表示為:
通常對于上式中第一項偏差，離子注入電阻比擴散電阻要小，襯底硅電阻比多晶硅電阻要小(多晶硅材料晶粒結構變化增加所致) ;第二項偏差，隨著(zhù)光刻技術(shù)特別是干法刻蝕即等離子刻蝕技術(shù)的出現，該項偏差大大減小。
在某些設計中，要求精確的電阻比值，對稱(chēng)叉指式設計布局用來(lái)補償薄層電阻與條寬范圍的梯度變化。
在電阻設計時(shí)還需注意相對于襯底的寄生電容可能把一些高頻噪聲通過(guò)電阻疊加在有用信號上，所以在設計時(shí)對一些特殊電阻必須加電屏蔽(如阱接地，采用多晶電阻或雙多晶結構)。
金屬柵與硅柵技術(shù)的NMOS和CMOS工藝， 與漏源區同時(shí)制成。
方塊電阻值為R□=20~100Ω,在需要較大電阻時(shí)，需要很多方塊，占用很大面積， 所以一般不用擴散電阻制作大阻值的電阻。
精度為±20%，溫度系數為500~ 1500ppm/℃,電壓系數為100~500ppm/V,所以不能用作精密電阻。
存在大的寄生電容(n+-p結電容)，并且由于存在淺結，所以會(huì )產(chǎn)生壓電電阻，從而引入誤差。
CMOS金屬柵和硅柵工藝
R□=1000~5000Ω,并且其薄層電阻值更高。
由于阱的擴散深度及其引起的橫向擴散約有5至10微米，使電阻條不可能做得很窄。且電阻條之間還需要設計出溝道截止環(huán)，以消除電阻間的表面反型層漏電流，因此在制作大電阻時(shí)，其面積也較大。
具有大的電壓系數，且其電阻精度為±40%。
NMOS和CMOS金屬柵與硅柵工藝。可以與耗盡層注入相結合。
方塊電阻R□>500~1000Ω(最大為1MΩ)，可以制作較大電阻而不用占很大面積。
電阻阻值易于控制，但需要一次額外的掩膜。
但離子注入與襯底間所形成的p-n結存在不同的反偏時(shí)，耗盡層寬度不同，因此導電層內的載流子流量會(huì )發(fā)生變化，所以電阻的線(xiàn)性度不理想，電壓系數高，并且由于氧化層表面電荷的影響，導電層表面的載流子濃度也不穩定，因此大電阻的精度受一定的限制。這類(lèi)電阻具有小的溫度系數，但很難消除壓電電阻效應。
NMOS與CMOS硅柵工藝，與源/漏同時(shí)擴散。
方塊電阻為R□=30~200Ω。制作大電阻時(shí)，可另外再加上一次光刻，用離子注入較小劑量來(lái)實(shí)現，其阻值可達10千歐/方塊。但多晶硅電阻的薄層電阻大小，除與離子注入劑量有關(guān)外，還與多晶硅的厚度，多晶硅的淀積質(zhì)量等有
關(guān)，因此難以用來(lái)制作精密電阻。
溫度系數為500~ 1500ppm/℃, 電阻誤差較大。
但可以通過(guò)激光與多晶絲來(lái)調節電阻值，且由于多晶硅下面有厚的氧化層與電路隔離，其寄生電容大大減小。
NMOS和CMOS的金屬柵與硅柵工藝，需要額外的工藝步驟，通過(guò)濺射方法把Ni-Cr、Cr-SI或鉬按一定比例成分淀積在硅片的絕緣層上實(shí)現。
方塊電阻值可由所用材料的性質(zhì)比例成分和淀積層厚度決定，一般情況下，薄膜厚度為幾百至幾千埃,方塊電阻: Ni-Cr為幾百歐/方，Cr-Si為幾百至幾千歐/方。
薄膜電阻的線(xiàn)性度最好，電壓系數很小，溫度系數也小(約100ppm/℃)，與MOS的其它工藝條件無(wú)關(guān)。并且可以用激光修正、氧化、退火等提高電阻的精度。
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