Пленочные резисторыСтр 1 из 8Следующая ⇒
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.
|