多晶硅電阻設(shè)計(jì)應(yīng)考慮電阻的溫度系數(shù)均勻性和匹配性

來源：萬利隆電子閱讀量：2000發(fā)布時(shí)間：2020-01-10

多硅電阻廣泛應(yīng)用于雙極電路如ECL門、低偏置電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(a /D)和階梯電路、SRAM負(fù)載元件、模擬和混合信號電路以及只讀存儲器等。植入的聚硅薄膜被用來實(shí)現(xiàn)氧化隔離薄膜電阻，范圍從幾十歐姆到兆歐姆。這些電阻是用CMOS、雙極和BiCMOS技術(shù)在柵極、發(fā)射極和基極接觸的形成過程中制造的。

多硅電阻的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮電阻的溫度系數(shù)(TCR)、電壓非線性以及同電阻的均勻性和匹配性。與單晶硅電阻相比，多硅電阻對溫度和偏置的靈敏度較低。多硅電阻中的TCR可以是正的，也可以是負(fù)的，這取決于薄膜中主要的傳導(dǎo)機(jī)制。在大晶粒、晶化、非晶硅中占主導(dǎo)地位的粒內(nèi)傳導(dǎo)與正的TCR有關(guān)，而晶粒間傳導(dǎo)由晶界勢壘上的熱離子發(fā)射控制，因此與負(fù)的TCR有關(guān)。TCR值的補(bǔ)償可以通過不同傳導(dǎo)機(jī)制的疊加來實(shí)現(xiàn)，例如在隨后進(jìn)行砷離子注入的摻雜磷的多硅薄膜中就可以實(shí)現(xiàn)。

薄片電阻是通過改變注入劑量來控制的。某些應(yīng)用程序,如高密度存儲器,需要一個(gè)薄層電阻的數(shù)萬GΩ/平方范圍內(nèi)。這可以通過未摻雜或輕度摻雜的薄膜來實(shí)現(xiàn)。然而，控制輕摻雜的多硅電阻的值并不簡單，因?yàn)樗鼘诫s濃度非常敏感。通過激光或電微調(diào)可以精確地控制聚硅電阻的值，從而導(dǎo)致薄膜電阻率的不可逆降低。

激光切邊是非常精確的，但由于明顯的局部加熱而造成嚴(yán)重的損壞。這就妨礙了它在包裝后的應(yīng)用。電子修整是一種無損傷的技術(shù)，它包括應(yīng)用重復(fù)的、低占空比的電流脈沖，這些脈沖低于開路故障限制，但高于閾值。在這種電流密度下，由于焦耳熱耗散，在晶界處發(fā)生局部熔化，使得原子重新排序，消除了大量的散射中心。

這導(dǎo)致了有效載流子移動(dòng)性的顯著增加。雖然這種機(jī)制導(dǎo)致了多晶硅電阻值的50%的不可逆降低，但由于晶界熔體中液相摻雜物的偏析，也會發(fā)生可逆的變化。后加工微調(diào)是用來補(bǔ)償工藝引起的變化，在最后的價(jià)值多硅電阻。氫鈍化會導(dǎo)致聚硅薄膜電阻率的崩潰，應(yīng)該避免。這是由于鈉在表面的積累和導(dǎo)電電子通道的形成。在最壞的情況下，高電阻率可以通過氫等離子體中樣品的緩慢冷卻來恢復(fù)。

多硅電阻受到低頻率(閃爍)噪聲的影響，這是由于遷移率和晶界電位的波動(dòng)造成的。噪聲值在高電阻窄條紋薄膜中尤其顯著，特別是在摻雜硼的情況下，因?yàn)樵诙嗑Ч?二氧化硅界面或氧化物中存在正電荷。

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