Главная / Математика / Изучение конструкции резисторов в составе гибридно-пленочных и полупроводниковых интегральных схем (ис)

Изучение конструкции резисторов в составе гибридно-пленочных и полупроводниковых интегральных схем (ис)

Цель работы: Изучить конструкцию резисторов в составе гибридно-пленочных и полупроводниковых интегральных схем (ИС). Измерить сопротивление резисторов при комнатной температуре, снять температурную зависимость сопротивлений тонкопленочного и диффузионного резистора.

Тонкопленочные резисторы

Свойства тонкопленочных резисторов во многом определяются условиями, при которых осаждаются резистивные пленки. В зависимости от толщины пленки различают три вида проводимости.

1) при толщине свыше 1000 Å удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) приближаются к значениям, характерным для монолитного материала, ТКС>0

2) при толщине несколько сот ангстрем объемное сопротивление увеличивается из-за уменьшения средней длины свободного пробега носителей заряда вследствие рассеяния на границах пленки и межкристаллических барьерах, ТКС→0

3) В пленках, имеющих толщину несколько десятков ангстрем, сопротивление увеличивается на несколько порядков, ТКС<0. Отрицательный ТКС является показателем островной структуры пленок.

Для получения тонких резистивных пленок наиболее широко применяются хром, нихром, тантал, кермет.

;

R0 – поверхностное сопротивление, Ом/ڤ;

L – длина резистивной пленки;

H – толщина резистивной пленки;

ρ – удельное сопротивление материала пленки.

Диффузионные резисторы

В полупроводниковой ИС резисторы создаются в процессе диффузии для получения базы или эмиттера. Как правило, диффузионный резистор создается одновременно с базой транзистора путем диффузии акцепторных примесей в полупроводник n-типа. Сопротивление диффузионного слоя зависит от:

1) профиля распределения примесей;

2) глубины диффузии;

3) отношения длины диффузионного слоя к его ширине.

Обязательной составной частью структуры диффузионного резистора являются p-n переход, окружающий резистор, и распределенная емкость p-n перехода.

Для получения резисторов с большим сопротивлением без увеличения площади, иногда уменьшают толщину диффузионного резистора. В этом случае диффузия эмиттера используется для уменьшения толщины слоя p-типа и увеличения, таким образом, его сопротивления. Основным недостатком такого резистора является трудность получения номинала (разброс величин может достигать 50% и более). Также диффузионные резисторы имеют относительно большой ТКС. Для заданной концентрации примесей в диффузионной области сопротивление области связано с изменением подвижности носителей заряда, которая в свою очередь зависит от температуры. Влияние температуры на величину подвижности носителей заряда обуславливает положительный ТКС. ТКС зависит от изменения концентрации примесей тем больше, чем выше удельное поверхностное сопротивление.

Порядок выполнения работы

1) Снимем температурную зависимость сопротивления резисторов.

2) Поместим ИС в термостат и будем нагревать ее от комнатной температуры до 100˚С.

3) По результатам измерений определим ТКС резисторов.

Сопротивление тонкопленочного резистора Rт, Ом

Сопротивление диффузионного резистора Rд, Ом

Температура t, оС

1450

1561

24

1447

1586

30

1446

1627

40

1444

1666

50

1442

1700

60

1440

1734

70

1439

1765

80

1437

1794

90

1435

1824

100

Температурный коэффициент сопротивления – это относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1˚С.