Здавалка
Главная | Обратная связь

Пленочные резисторы



Введение

При конструировании современной электронно-вычислительной аппаратуры используются новые разработки в области микроэлектроники и нанотехнологии. Но вопрос получения и использования тонких пленок до сих пор актуален, т.к. на их основе разрабатываются гибридно-пленочные интегральные микросхемы.

Тонкопленочные элементы применяются не только в гибридных, но и в некоторых полупроводниковых микросхемах, например, аналоговых СВЧ диапазона на арсениде галлия. В кремниевых цифровых БИС используются резистивные слои поликристаллического кремния. В СВЧ диапазоне также используются тонкопленочные конденсаторы с емкостями порядка десятых долей пикофарады.



 

Проектирование тонкоплёночных элементов

Пленочные элементы, такие как резисторы, конденсаторы, индуктивности, проводники и другие, находят широкое применение в конструкциях различных интегральных схем и микросборок.

Пленочные резисторы

Конструкция пленочных резисторов должна учитывать особенности топологической структуры функционального пленочного узла (размеры подложки, количество и расположение выводов и т.д.), величину номинала, характеристики используемых материалов, технологию производства, требуемую и возможную точность воспроизведения номинала, условия эксплуатации микросхем.

На рисунке 1 представлена конструкция тонкопленочного резистора.

Рисунок 1 - Конструкция пленочного резистора

Введем конструктивные размеры резисторов: l – длина, b – ширина, d – толщина, δ – величина перекрытия пленочных слоев, которая, в свою очередь, зависит от технологии изготовления (в работе примем δ=0,2 мм).

Тогда сопротивление резистора равно

где ρ – удельное объемное электрическое сопротивление материала резистра, размерность которого [Ом · см].

Так как материал одновременно напыляемых резисторов и время напыления одинаковы (толщина пленки), для упрощения расчетов обозначим

и назовем этот параметр удельным поверхностным сопротивлением пленочного резистора.

Введем понятие коэффициента формы пленочного резистора kф

Тогда, с учетом введенных обозначений, формулу сопротивления пленочного резистора запишем в виде

Отсюда следует

.

Если резистор квадратной формы, то kф = l и R = ρ. Таким образом получается, что размерность ρ□ есть [Ом] или [Ом/□, читается «Ом на квадрат»]. Последнее выражение размерности показывает, что ρ□ численно равно сопротивлению резистора квадратной формы и не зависит от размера квадрата.

Основными электрическими параметрами пленочного резистора являются: R, ρ, kф, ΔR.

Важными параметрами являются также максимальная удельная мощность рассеяния W0 – это максимальная мощность, которую может рассеять резистор размером 1×1см2, не разрушаясь и W – это максимальная мощность которую может рассеять резистор, оставаясь в пределах ΔR.

Электрические характеристики и величины номинала зависят от конструкции резистора, материала подложки, резистивной пленки и контактных площадок, а также в сильной степени от технологии изготовления.

Наиболее распространенным является метод термического испарения в вакууме, основное достоинство которого заключается в высокой скорости получения пленки.

При получении тонких пленок тугоплавких металлов, сплавов и окислов используются такие способы как катодное ионно-плазменное распыление, осаждение из газовой и паровой фазы. Широкий диапазон изменения номиналов резисторов, используемых в пленочных микросхемах, вызывает необходимость применять материалы резистивных пленок с различными удельными поверхностными сопротивлениями, которые могут обеспечить хорошую адгезию к подложке, ТКЛР, близкий к ТКЛР подложки, относительно низкую температуру испарения, высокую температурную и временную стабильность пленочных резисторов, постоянство химического состава (стехиометрию), отсутствие взаимодействия резистивной пленки с подложкой и пленками других материалов.

Каждый резистор кроме резистивной пленки содержит контактные площадки. Конструкция и техпроцесс изготовления контактных площадок должны обеспечивать:

1. минимальное переходное сопротивление между резистивными пленками и контактами;

2. хорошую адгезию контактной площадки к подложке;

3. равномерное распределение линий тока в контактном переходе;

4. отсутствие выпрямляющего контакта между материалами резистивной пленки и контактной площадкой;

5. химическую инертность материалов друг к другу;

6. хорошие условия для присоединения навесных проводников к тонкой пленке контактной площадки.

Перечисленным требованиям лучше всего удовлетворяют многослойные контактные площадки. В качестве первого слоя, называемого подслоем, способного образовывать прочное сцепление с подложкой и последующими слоями, используются очень тонкие (100 – 200 Ǻ) металлические пленки, чаще всего пленки хрома, нихрома, марганца. Основной слой контактной площадки напыляется из материала с высокой проводимостью (алюминий, медь, золото) на подслой и имеет толщину в несколько тысяч Ангстрем.

Выбор подслоя и слоя зависит от используемого материала резистивной пленки.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.