Полупроводниковые резисторы

В качестве резисторов используют объемные сопротивления эмиттерной, базовой или коллекторной областей транзистора (рис. 6.20).

Сопротивление резистора определяется геометрическими размерами резистивной области и ее удельным поверхностным сопротивлением. Типичные характеристи­ки интегральных резисторов приведены в табл. 6.3. Типичные значения сопро­тивлений резисторов, которые можно получить при данной величине р₅, лежат в пределах 0,25 ρ_s < R < 10⁴ p_s.

Таблица 6.3. Типичные характеристики интегральных резисторов.

Нижний предел ограничивается сопротивлениями контактных областей, верх­ний — допустимой площадью, отводимой под резистор.

Наиболее часто в полупроводниковых ИМС применяются резисторы, выпол­ненные на основе базовой области. Для создания высокоомных резисторов (более 60 кОм) используют пинч-резисторы (сжатые резисторы). Пинч-резисторы име­ют большой разброс номиналов (до 50 %) из-за трудностей получения точных зна­чений толщины резистивного p-слоя.

Характерной особенностью любого интегрального резистора является наличие у них паразитных емкостей и транзисторов. Рассмотрим более детально структуру и эквивалентную схему базового резистора (рис. 6.21, а). Такая структура обра­зует распределенный вдоль резистора паразитный транзистор типа р-n-р с рас­пределенными емкостями С_к-б и С_к-п (рис. 6.21, б). В плане обеспечения изоляции резистора от подложки необходимо позаботиться о том, чтобы паразитный тран­зистор находился в режиме отсечки. С этой целью в структуре предусмотрен вы­вод К от n-области, на который подается положительное напряжение, запираю­щее эмиттерный переход транзистора типа р-п-р. В этом случае эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. 6.21, в. Наличие паразитной емкости

делает сопротивление резистора частотно-зависимым. Граничная частота резис­тора определяется постоянной времени . Поскольку

(здесь l —длина резистора, W— ширина резистора), а С_пар = С₀*l*Ж (здесь С_о —удель­ная паразитная емкость), то - Следовательно, граничная частота f_гр=0,5*π*τ_R уменьшается пропорционально квадрату длины резистора. В среднем f_гр лежит в пределах от 10 до 100 МГц.

Кроме резисторов, формируемых на основе типовой структуры вертикально­го транзистора п-р-п, в современных ИМС в качестве резисторов используют­ся тонкие резистивные пленки, создаваемые методом ионного легирования, когда примеси внедряются в подложку путем бомбардировки ее поверхности потоком ионов. В этом случае удается получить резистивные пленки толщи­ной 0,1...0,3 мкм с удельным поверхностным сопротивлением до 20 кОм. Абсо­лютное значение удельного поверхностного сопротивления может выдержи­ваться с точностью ±6 %. Температурный коэффициент сопротивления лежит в пределах ±(1-2)-10^-3.

Ввиду малой толщины резистивных пленок, с ними трудно осуществить оми­ческие контакты. Поэтому по краям резистивного слоя создают диффузионные р- слои(рис. 6.22), с которыми обычным способом осуществляются омические контакты.

В некоторых полупроводниковых ИМС применяют тонкопленочные резисторы, напыляемые на поверхность диоксида кремния. Такие резисторы обладают улуч­шенными характеристиками: более высокой точностью изготовления, низким тем­пературным коэффициентом сопротивления, большой граничной частотой.