MOS管电阻的制作工艺方法及其特性分析

（一）电阻

在MOS集成电路中，除MOS场效应管外，常需要把电阻，电容等元件制作在同一块芯片上，有时还要求有较高的匹配精度。下面介绍几种无源元件的制作方法及其特性。

1、漏源扩散区作为电阻

集成电路中最常用的电阻是扩散电阻。双极型集成电路中的扩散电阻是与基区同时制成的，MOS集成电路中的扩散电阻则是同漏源区同时制成的，其电阻的剖面结构图如图4.2-1所示。

扩散电阻的薄层电阻范围为10~200欧姆/方，当需要较大阻值（如10~100千欧）的电阻时，电阻长度要100~1000方块，所占面积很大。因此，用扩散电阻做大电阻是不经济的。

扩散电阻作为精密电阻存在着很多误差来源，电阻的均匀性及重复性约1%，温度系数约1500百万分之一/℃，电阻与衬底之间存在着寄生p-n结电容。

2、CMOS阱中的沟道电阻

CMOS电路中的P阱电阻约为1000~5000欧姆/方，当P阱中再加以漏源磷扩散后形成的P阱沟道电阻如图4.2-2所示，其薄层电阻值更高。MOS管电阻。但P阱的扩散深度及其引起的横向扩散约5~10微米，使电阻条要做得窄是不可能的。此外，P阱电阻条之间还需要沟道截止环，以消除电阻间的表面反型层漏电流，因此它的面积同样是可观的。

3、离子注入电阻

利用离子注入代替扩散法制造电阻，其注入离子量可以在较大范围内灵活控制，例如，当硼注入剂量为10¹⁴/厘米²时，薄层电阻约为每方几百欧姆，当注入剂量为10¹³/厘米²时，薄层电阻约为每方几千欧姆，而当注入剂量为10¹²/厘米²时，薄层电阻可达每方几万欧姆。因此，用离子注入做大电阻，所占面积不会太大。MOS管电阻。此外，由于注入剂量比扩散杂质量容易精确控制，因此离子注入电阻的精确度也比扩散电阻高。但离子注入与衬底间所形成的p-n结间存在着不同的反偏电压时；使耗尽层宽度不同，这样，导电层内的载流子流量就起变化，因此，电阻的线性度不理想，即电阻的电压系数较大，同时，由于氧化层表面电荷的影响，导电层表面的载流子浓度也不稳定，所以大电阻的精度受到一定的限制。

4.多晶硅电阻

在MOS场效应管的制作工艺中，多晶硅是作为电极材料（栅极）用的，用多晶硅构成电阻的结构如图4.2-3所示。它的薄层电阻值一般为30~200欧姆/方。当用多晶硅作为大阻值电阻时，可另外再加上一次光刻，用离子注入较小剂量来得到，其阻值可达10千欧/方。MOS管电阻。由于多晶硅下面有厚的氧化层与电路隔离，其寄生电容大大减小，但多晶硅电阻的薄层电阻大小，除与离子注入剂量有关外，还与多晶硅的厚度，多晶硅淀积质量等因素有关，因此，用于做精密电阻还是困难的。

5、薄膜电阻

通过溅射方法把Ni-Cr或Cr-Si等材料，以一定的比例成分，淀积在硅片的绝缘的层上，就可得到薄膜电阻。薄膜电阻的方块电阻值可由所用材料之性质、比例成分及淀积层厚度来调节，一般情况下，薄膜

厚度为几百至几千埃，其方块电阻Ni-Cr场氧化为几百欧姆/方，Cr-Si为几百至几千欧姆/方，薄膜电阻的线性度最好，即电压系数低，温度系数也最低，约百万分之一/℃，且与MOS电路的其他制造工艺条件无关。MOS管电阻。在电阻精度要求很高时，还可以用激光修正的方法加以调整，因此，薄膜电阻是制造精密匹配电阻的较好方法。

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