3集成电路中的无源元件

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1、2021/10/261半导体集成电路2021/10/262集成电阻器集成电容器互连（内连线）2021/10/263集成电路中的无源元件一般集成电路中使用的无源元件:电阻、电容_它们的制作工艺与NPN管（或MOS管）兼容常见的无源元件有电阻、电容、电感2021/10/264集成电阻、电容器的缺点如下：（1）精度低，绝对误差大；（2）温度系数较大；（3）可制作的范围有限，不能太大，也不能大小；（4）占用芯片面积大，成本高。———集成电路中多用有源元件，少用无源元件。2021/10/265集成电路中的电阻分为无源电阻和有源电阻。无源电阻

2、通常是采用掺杂半导体或合金材料制作的电阻.有源电阻则是将晶体管进行适当的连接和偏置，利用晶体管在不同的工作区所表现出来的不同的电阻特性来做电阻。在双极集成电路中用得最多的是基区扩散电阻（RSB≈100-200Ω/□)此外还有以下几种电阻：低阻类电阻，如发射区扩散电阻（RSE≈5Ω/□),掩埋层电阻（RS-BL≈20Ω/□)高阻类电阻，如基区沟道电阻（RSB1≈5-15kΩ/□),外延层电阻（RS-epi≈2KΩ/□)高精度电阻，如离子注入电阻（RS1≈0.1-20kΩ/□),薄膜电阻（RSF≈10-400Ω/□)2021/10/2

3、66常用集成电阻器基区扩散电阻发射区扩散电阻、埋层扩散电阻基区沟道电阻、外延层电阻离子注入电阻多晶硅电阻、MOS电阻2021/10/267氧化膜pnP型扩散层（电阻）3.1.1基区扩散电阻掺杂半导体具有电阻特性，不同的掺杂浓度具有不同的电阻率，利用掺杂半导体所具有的电阻特性，可以制造电路所需的电阻器。扩散电阻是指采用热扩散掺杂的方式构造而成的电阻。这是最常用的电阻之一，工艺简单且兼容性好，缺点是精度稍差。氧化膜pnnP型扩散层（电阻）基区扩散电阻（Rs=100-200/)L、W为电阻器的长度和宽度VCCLwRs（或R□）是掺杂半导

4、体薄层的薄层电阻，又称方块电阻.L/W是电阻所对应的图形的方数。知道掺杂区的方块电阻→根据所需电阻的大小计算出需要多少方块→根据精度要求确定电阻条的宽度→得到电阻条的长度。氧化膜pnnP型扩散层（电阻）基区扩散电阻（Rs=100-200/)端头修正拐角修正因子横向扩散修正因子薄层电阻值Rs的修正VCCLw上式的计算结果是比较粗糙的，实际的计算中要考虑以下几方面：2021/10/2610端头修正因为电子总是从电阻最小的地方流动，因此，从引线孔流入的电流，绝大部分是从引线孔正对着电阻条的一边流入的，从引线孔侧面和背面流入的电流极少，因

5、此，在计算端头处的电阻值时需要引入一些修正，称之为端头修正。端头修经常采用经验数据，以端头修正因子k1表示整个端头对总电阻方块数的贡献。例如k1=0.5，表示整个端头对总电阻的贡献相当于0.5个方块数。氧化膜pnnP型扩散层（电阻）VCCLw2021/10/2611图3.2给出了不同电阻条宽和端头形状的修正因子的经验数据，对于大电阻L≫W情况，端头对电阻的贡献可以忽略不计。2021/10/2612拐角修正在设计大电阻时，通常将电阻设计成折叠形式，如图所示。对于折弯形状的电阻，通常每一直条的宽度都是相同的，在拐角处是一个正方形但这个

6、正方形不能作为一个电阻方来计算，这是因为在拐角处的电流密度是不均匀的，靠近内角处的电流密度大，靠近外角处的电流密度小。经验数据表明，拐角对电阻的贡献只有0.5个方块数，即拐角修正因子k2=0.5。132021/10/26横向扩散修正因子横向扩散修正因子m主要考虑以下两个方面：（1）由于存在横向扩散，所以基区扩散电阻在表面处最宽，即。（2）杂质浓度在横向扩散器表面与扩散口正下方的表面区域不同，其浓度由扩散窗口处Ns（≈6x1018cm-3）逐步降低到外延层处的Nepi（≈1015～1016cm-3）.如果假设横向扩散区的纵向杂质分布

7、与扩散窗口下相同，则对于基区扩散电阻，其有效宽度为。2021/10/2614薄层电阻值Rs的修正基区扩散后还有多道高温出来工序，所以杂质会进一步往里推进，同时表面的硅也会进一步氧化，所以做成管子后，实际的基区电阻值Rsa比原来测量的Rs高，经验公式为Rsa＝KaRs其中，Ka为常数，可由实验来确定，一般在1.06～1.25之间。2021/10/2615小阻值电阻可采用胖短图形：一般阻值电阻可采用瘦长图形对大阻值电阻可采用折叠图形：当L»W时，可不考虑k1;当W»xjc时，可不考虑横向修正m。2021/10/2616基区扩散电阻最小

8、条宽WR,min的设计基区扩散电阻的方块电阻RS由双极集成电路工艺确定对基区扩散电阻图形的设计，实际上是根据需要的阻值R和其它性能、工艺参数去设计电阻的方数（L/W）、形状和最小条宽。RS固定，电阻的阻值由方数（L/W）决定电阻的宽度越大，则占用的