MOS管-無源器件-電阻知識分享-KIA MOS管
信息來源：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，并有無源電阻與有源電阻之分。電阻的大小一般以方塊數(shù)來表示，電阻的絕對值為:
式中R□為單位方塊電阻值，L和W分別是指電阻的長度與寬度。
若假定這些參數(shù)是統(tǒng)計無關的，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，隨著光刻技術特別是干法刻蝕即等離子刻蝕技術的出現(xiàn)，該項偏差大大減小。
在某些設計中，要求精確的電阻比值，對稱叉指式設計布局用來補償薄層電阻與條寬范圍的梯度變化。
在電阻設計時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電阻疊加在有用信號上，所以在設計時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)。
金屬柵與硅柵技術的NMOS和CMOS工藝， 與漏源區(qū)同時制成。
方塊電阻值為R□=20~100Ω,在需要較大電阻時，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(shù)為500~ 1500ppm/℃,電壓系數(shù)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，所以會產生壓電電阻，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，其面積也較大。
具有大的電壓系數(shù)，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，耗盡層寬度不同，因此導電層內的載流子流量會發(fā)生變化，所以電阻的線性度不理想，電壓系數(shù)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(wěn)定，因此大電阻的精度受一定的限制。這類電阻具有小的溫度系數(shù)，但很難消除壓電電阻效應。
NMOS與CMOS硅柵工藝，與源/漏同時擴散。
方塊電阻為R□=30~200Ω。制作大電阻時，可另外再加上一次光刻，用離子注入較小劑量來實現(xiàn)，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外，還與多晶硅的厚度，多晶硅的淀積質量等有
關，因此難以用來制作精密電阻。
溫度系數(shù)為500~ 1500ppm/℃, 電阻誤差較大。
但可以通過激光與多晶絲來調節(jié)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現(xiàn)。
方塊電阻值可由所用材料的性質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。
薄膜電阻的線性度最好，電壓系數(shù)很小，溫度系數(shù)也小(約100ppm/℃)，與MOS的其它工藝條件無關。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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