.

Диффузионные, ионно-инжекционные и тонкопленочные резисторы

 Резисторы биполярных ИМС обычно изготовляют на основе эмиттерной или базовой диффузионных областей транзисторной структуры. При использовании эмиттерного n+ слоя резистор размещается в изолированной n+ области. Нормальная работа резисторной области обеспечивается подачей отрицательного (запирающего) смещения на p-n-p перехода, ограничивающего резисторные слои. При использовании эмиттерной диффузии закрытое состояние обеспечивает автоматизацию, так как на изолированную p+ область всегда подается максимальный отрицательный потенциал. 

Наибольшее распространение получили резисторы на основе базовой диффузионной проводимости в коллекторной n-области. Для нормальной работы резистора необходимо подать запирающее напряжение (Uз(+)). Превышающее положительное напряжение на клеммах резистора. Удельная поверхность сопротивления задается технологией и контролируется по изготовленным микросхемам. Длина и ширина резистора измеряются визуальными методами на поверхности кристалла, так как эмиттерный n+ слой имеет ρs =2-15 Ом/квадрат, а базовый слой имеет ρs = 100-300 Ом/квадрат.

Если еще недавно тонкопленочные резисторы использовались  главным образом при изготовлении гибридных ИС, то за последние  годы  они  все шире начинают применяться в производстве монолитных ИС по  совмещенной технологии. Замена  диффузионных  резисторов  на  тонкопленочные  дает целый    ряд    преимуществ:    низкий    температурный    коэффициент
'сопротивления, низкую паразитную емкость, более высокую  радиационную стойкость, более высокую точность номинала и др.
    Материалы,  используемые  при  изготовлении  резистивных  пленок, должны   обеспечивать   возможность   получения   широкого   диапазона стабильных во времени резисторов с низким температурным  коэффициентом сопротивления (ТКС), обладать хорошей адгезией,  высокой  коррозионной стойкостью  и  устойчивостью  к  длительному  воздействию   повышенных температур. При осаждении материала на подложке должны  образовываться тонкие, четкие линии сложной конфигурации с  хорошей    повторяемостью рисунка от образца к образцу.     Резистивные пленки чаще  всего  имеют  мелкозернистую  дисперсную .структуру.Наличие  дисперсности,  в структуре  пленок  позволяет  в первом приближении рассматривать их электросопротивление как суммарное сопротивление отдельных гранул и  барьеров  между  ними,  при  котором характер общего сопротивления определяет величину и  знак  ТК.С.  Так, например, если преобладающим является сопротивление  самих  зерен,  то проводимость  пленки  имеет  металлический  характер   и   ТКС   будет положительным.  С  другой  стороны,  если  сопротивление   обусловлено прохождением электронов через промежутки  между  зернами  (что  обычно имеет место при малых толщинах пленки), то  проводимость  будет  иметь полупроводниковый характер и ТКС соответственно будет отрицательным.
    В  производстве  монолитных  ИС  используются   главным   образом .высокоомные резисторы. Для того  чтобы  резисторы  имели  минимально возможные габариты, они должны изготовляться с тем  же  разрешением  и допуском, что и другие  элементы  ИС.  Это  исключает  применение  для получения требуемой конфигурации  резисторов  свободных  металлических масок и позволяет осуществлять ее только с помощью фотолитографии.
           При изготовлении микро мощных монолитных ИС по совмещенной технологии  возникает   необходимость   разместить   на   сравнительно небольшой   площади   .кристалла   высокоомные   резисторы,    имеющие сопротивление до нескольких мегаом, что может быть достигнуто только в том случае, если материал резистора будет обладать Rs  (10—20)  кОм/(. Процесс  изготовления  резисторов  должен  быть  совмещен  с  основным технологическим процессом изготовления всей кремниевой ИС по планарной или  эпитаксиально-планарной  технологии.  Так,  например  резистивные пленки не  должны  быть  чувствительны  к  присутствию  на  кремниевой пластинке нитрида кремния, фосфора, боросиликатного  стекла  и  других материалов, используемых в  производстве  монолитных  ИС.  Они  должны выдерживать  сравнительно  высокую  температуру  (500-550°С),  которая имеет место в процессе герметизации  ИС,  и  в  некоторых  случаях  не должны изменять свои свойства под воздействием окислительной среды.  В монолитных ИС для  изготовления  резисторов  используются  в  основном нихром и танта.
             При изготовлении гибридных ИС  используется  значительно более широкая номенклатура материалов для тонкопленочных резисторов.              В качестве низкоомных пленок с  Rs  от  10  до  300  Ом. используются пленки хрома, нихрома и т тала. Получение пленок хрома  с воспроизводимы электрофизическими свойствами несколько затруднено  его способностью   образовывать   соединения    (особен    окисные)    при взаимодействии с остаточными газа в процессе  испарения  и  осаждения.
Значительно  более  стабильными  характеристиками  обладают  резисторы основе хромоникелевого  сплава  (20%  Сг  и  80%  Ni   Пленки  тантала благодаря наличию различных его структурных  модификаций  имеют  очень широкий диапазон поверхностных сопротивлений (от несколько Ом/(  для тантала до нескольких МОм/(для тантала с малой плотностью). В качестве
высокостабильного  резистивного  материала  применяется  также  нитрид тантала,
    Значительное расширение номиналов  резисторов  достигается  путем применения металлокерамических пленок  и  пленок  силицидов  некоторыхметаллов В этих системах в качестве металла  чаще  всего  используется хром, а в качестве диэлектрика — окислы, бориды,  нитриды  и  силициды переходных металлов, а также окислы некоторых металлоидов.  Пленки  из дисилицида хрома, так же как и  пленки  из  сплава  кремния,  хрома  и никеля, имеют Rs до 5 кОм/(; у  пленок  на  основе.  системы  хром  —- моноокись  кремния  Rs  в  зависимости  от  содержания   хрома   может
изменяться от единиц до сотен Ом/(.