Лазерная подгонка тонкоплёночных резисторов. Особенности топологического проектирования, страница 4

Резисторы, формируемые на основе базовых диффузионных слоев транзисторной n-p-n-структуры, обычно располагают внутри одной изолированной области, которая подключается к наиболее положительному потенциалу схемы, т.е. к источнику смещения перехода коллектор-база. Геометрическая конфигурация резисторов может быть произвольной, однако во всех случаях отношение длины резистора к его ширине должно быть согласовано с удельным сопротивлением материала исходного диффузионного слоя и обеспечено получение заданного номинала. Ширина резистора ограничивается разрешающей способностью фотолитографии. Высокоомные резисторы рекомендуется выполнять в виде параллельных полосок с перемычками между ними. Номинал резистора в этом случае будет выдержан более точно, чем для резистора изогнутой формы. Любой диффузионный резистор может пересекаться проводящей дорожкой, т.к. проведение металлизируемого проводника по слою оксида кремния, покрывающему резистор, не оказывает существенного вредного влияния. Резисторы, у которых необходимо точно выдерживать отношение номиналов, должны иметь одинаковую ширину и конфигурацию и располагаться в непосредственной близости друг от друга. Если ИМС содержит резисторы с большой рассеиваемой мощностью, то их следует располагать в периферийных областях кристалла.

Разработка топологии резисторов.

Полупроводниковые резисторы формируются одновременно с базовыми и эмиттерными областями транзисторов.

а)                                                                           б)

в)

Рис. 1. Конфигурация диффузионных резисторов

Диффузионные резисторы проектируемой ИМС изготовляются одновременно с базовыми областями транзисторов. Сопротивление тела диффузионного резистора определяется геометрическими размерами резистивной области и характером распределения примеси по глубине диффузионного слоя, которое, в свою очередь, характеризуется удельным поверхностным сопротивлением пассивной базы . Форма и размеры контактов к ним выбираются такими, чтобы сопротивление при контактных областей было значительно меньше сопротивления основной области резистора. Сопротивление резистора с учетом приконтактных областей можно определить по формуле:

где  – отношение длины к ширине диффузионной области (количество квадратов в слое), называемой также коэффициентом формы,

 – коэффициент, учитывающий сопротивление контакта.

Существует две основные разновидности топологии резисторов:

1) топология низкоомных резисторов (рис. 1, а), для которой ,;

2) топология высокоомных резисторов (рис.1, б, в), для которой , .

При проектировании резисторов ширину W выбирают минимальной (W – является проективной нормой). В этом случае проектирование резистора с заданным номиналом сводится к расчету его длины, которая для однополоскового диффузионного резистора не может превышать размеров кристалла (т.е. 1…5 мм). Ширина должна удовлетворять следующему условию:

, где:

 – минимальная ширина резистора, которую может обеспечить заданная технология.

 – минимальная ширина резистора, необходимая для обеспечения заданной рассеиваемой мощности.

, где:

 – разрешающая способность фотолитографии (2.5…3 мкм);

 – глубина диффузионного слоя ( – величина боковой диффузии, т. е., уход примеси под окисел);

 – толщина оксидной маски, подвергающаяся химическому травлению ( – величина растравливания маски),

, где:

 – рассеиваемая мощность;

 – предельно допустимая удельная мощность,  = 0.5…4.5 Вт/мм²;

 – коэффициент формы.

Для расчета размеров резисторов будем считать, что минимальная ширина окна для изготовления резистора равна , ошибка, связанная с расравливанием оксида (при толщине SiCb h=0.2 мкм) составляет 0,4 мкм, а ошибка, связанная с боковой диффузией примеси, равна 3 мкм.

Длина резистора .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Реди упоминает о микроотверстиях, просверленных в бритвенных лезвиях при помощи первых рубиновых лазеров в начале 60-х годов. Хотя эти эксперименты являлись не более чем эффектной демонстрацией, они заслуживают повторного упоминания, поскольку в них лазер впервые служил инструментом для микрообработки материалов. Здесь проявились уже все основные особенности лазерного излучения, доказавшие впоследствии свою особую ценность: высокая энергия импульса в сочетании с пространственной когерентностью, которые обеспечивают возможность фокусировки и подвода к поверхности достаточно больших плотностей потока. Технологические операции могут быть выполнены бесконтактным способом; за два прошедших десятилетия эти особенности, конечно, не изменились, однако в области лазерной техники был достигнут значительный прогресс.

Лазерные системы 80-х годов работают как в непрерывном, так и в импульсном режимах, частота повторения импульсов в последнем случае составляет более 10 кГц, а не импульс в минуту, как раньше. Излучение имеет чёткую пространственную структуру, что позволяет получить пятно, размер которого ограничен лишь дифракцией (т. е. лежит в субмикрометровой области). Кроме того, необходимо отметить совершенствование методов управления пучком и его модуляции. Неудивительно поэтому появление ряда серьезных разработок в области лазерной микрообработки материалов, и, не боясь ошибиться, можно предсказать и дальнейшее увеличение их числа, причем это относится не только к электронике и полупроводниковой промышленности, но и ко всем другим отраслям промышленности.

Библиографический список.

1. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. – М.: Радио и связь. 1989.

2. Интернет ресурсы

http://www.super-lasers.ru

http://ktims.kbsu.ru