Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/NTT/B19800731Elc010.shtml

Новая технология подгонки резисторов

Аналоговые схемы, требующие точной подгонки значений резисторов, можно теперь изготавливать полностью по полупроводниковой технологии, исключив смешение технологических методов, характерное для тонкопленочных схем с лазерной подгонкой резисторов. Научные сотрудники лаборатории электрической связи (Мусасино), входящей в состав корпорации Nippon Telegraph and Telephone Public Corp., научились подгонять требуемое значение сопротивления резисторов из высоколегированного поликремния в пределах 0,01%, просто пропуская через них регулируемый ток. Более того, если сопротивление уменьшилось слишком сильно, можно восстанавливать его до 90% первоначального значения тем же самым способом — пропуская через резисторы ток.

С помощью этой технологии на кристалле размером 1,7*3,0 мм был сформирован 14-разрядный цифроаналоговый преобразователь1{Электроника, 1980, №15, «Обозрение электронной техники»}. Нелинейность после подгонки составила менее 0,25 младшего разряда, это показывает, что технология пригодна и для приборов с разрешающей способностью 15 бит. Кроме того, поскольку подгонка осуществляется уже после монтажа кристалла в корпусе, ее может производить не изготовитель прибора, а пользователь, что исключает опасность изменения сопротивления в процессе монтажа кристалла.

Член руководства лаборатории Котаро Като сказал, что он занялся резисторами из высоколегированного поликремния после того, как получил задание разработать схемы, в которых значения сопротивлений можно было бы подгонять без помощи лазера. Тонкопленочные цепочки резисторов с лазерной подгонкой нередко имеют такие же размеры, как и активные элементы интегральной схемы, а то и больше, так как минимальная ширина резистора составляет около 50 мкм. В противоположность им, поликремниевые резисторы имеют ширину 10 и длину около 90 мкм.

При том уровне точности, который был задан Като, лазерная подгонка резисторов связана также с проблемой стабильности. К тому же, дальнейшему увеличению размеров ИС способствуют нынешние методы трассировки проводников возле участков, поврежденных при лазерной подгонке (в частности, имеется в виду разрыв шунтирующих цепей в резисторной цепочке). Немаловажно и то, что оборудование для лазерной подгонки резисторов может стоить до 1 млн. долл.

По словам Като, сначала было проведено теоретическое исследование механизма работы поликремниевых резисторов, при сверке результатов теоретических расчетов с экспериментом было достигнуто хорошее совпадение. Легирование поликристаллических резисторов, подлежащих подгонке, должно превышать пороговое значение — обычно около 10 атом/см3. Ни способ легирования, ни физическая природа легирующей добавки не имеют особого значения — успешно применялись мышьяк, фосфор и бор. Ток подгонки также должен превышать пороговое значение — обычно 10 А/см2. Как правило, подается импульсный ток, но для промежутков выше нескольких миллисекунд точное время пропускания тока некритично, поскольку значение сопротивления вскоре достигает равновесия.

Подгонка без помощи лазера. В этой интегральной схеме 14-разрядного цифроаналогового преобразователя поликремниевые резисторы в эмиттерных цепях генер
Подгонка без помощи лазера. В этой интегральной схеме 14-разрядного цифроаналогового преобразователя поликремниевые резисторы в эмиттерных цепях генераторов стабилизированного тока каждого разряда были подогнаны электрическим путем.

Удельное сопротивление высоколегированного поликристаллического кремния весьма мало внутри отдельных зерен, но высоко на границах раздела между зернами. Ток высокой плотности, протекая через резистор, вызывает местный нагрев и расплавление границ зерен, выделение легирующих добавок внутри расплавленных участков (типа зонной очистки) и в результате — падение удельного сопротивления на этих участках. Время не имеет особого значения, поскольку процесс «самоограничивается» — выделение примесей предотвращает дальнейший нагрев и процесс идет с насыщением.

Если пропустить через тот же резистор ток несколько меньше, чем использовался при подгонке, температура на границах зерен возрастает до несколько меньшего уровня, чем ранее, и это вызывает диффузию примесей из участка вблизи границы зерен. Такое восстановление прежнего сопротивления способно исправить ошибки, допущенные в процессе подгонки, но оно выполняет и еще одну, более важную функцию: если резисторы подогнаны до значения, несколько ниже требуемого, а затем восстанавливаются до этого значения, они оказываются стабилизированными против воздействия высоких температур [pp. 68, 71].

Чарлз Коэн

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 53, No.17 (595), 1980г - пер. с англ. М.: Мир, 1980, стр.15

Electronics Vol.53 No.13 July 31, 1980 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ЭЛЕКТРОНИКА ЗА РУБЕЖОМ

Тема:     Япония





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/NTT/B19800731Elc010.shtml