MOS管-无源器件-电阻知识分享-KIA MOS管

无源器件

电阻

电阻是模拟电路的最基本的元件，在集成电路中有多种设计和制造方法，并有无源电阻与有源电阻之分。电阻的大小一般以方块数来表示，电阻的绝对值为:

式中R□为单位方块电阻值，L和W分别是指电阻的长度与宽度。

若假定这些参数是统计无关的，则电阻值的偏差可表示为:

通常对于上式中第一项偏差，离子注入电阻比扩散电阻要小，衬底硅电阻比多晶硅电阻要小(多晶硅材料晶粒结构变化增加所致) ;第二项偏差，随着光刻技术特别是干法刻蚀即等离子刻蚀技术的出现，该项偏差大大减小。

在某些设计中，要求精确的电阻比值，对称叉指式设计布局用来补偿薄层电阻与条宽范围的梯度变化。

在电阻设计时还需注意相对于衬底的寄生电容可能把一些高频噪声通过电阻叠加在有用信号上，所以在设计时对一些特殊电阻必须加电屏蔽(如阱接地，采用多晶电阻或双多晶结构)。

无源器件一源/漏扩散电阻

金属栅与硅栅技术的NMOS和CMOS工艺， 与漏源区同时制成。

方块电阻值为R□=20~100Ω,在需要较大电阻时，需要很多方块，占用很大面积， 所以一般不用扩散电阻制作大阻值的电阻。

精度为±20%，温度系数为500~ 1500ppm/℃,电压系数为100~500ppm/V,所以不能用作精密电阻。

存在大的寄生电容(n+-p结电容)，并且由于存在浅结，所以会产生压电电阻，从而引入误差。

CMOS金属栅和硅栅工艺

R□=1000~5000Ω,并且其薄层电阻值更高。

由于阱的扩散深度及其引起的横向扩散约有5至10微米，使电阻条不可能做得很窄。且电阻条之间还需要设计出沟道截止环，以消除电阻间的表面反型层漏电流，因此在制作大电阻时，其面积也较大。

具有大的电压系数，且其电阻精度为±40%。

无源器件-注入电阻

NMOS和CMOS金属栅与硅栅工艺。可以与耗尽层注入相结合。

方块电阻R□>500~1000Ω(最大为1MΩ)，可以制作较大电阻而不用占很大面积。

电阻阻值易于控制，但需要一次额外的掩膜。

但离子注入与衬底间所形成的p-n结存在不同的反偏时，耗尽层宽度不同，因此导电层内的载流子流量会发生变化，所以电阻的线性度不理想，电压系数高，并且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，因此大电阻的精度受一定的限制。这类电阻具有小的温度系数，但很难消除压电电阻效应。

无源器件一多晶电阻

NMOS与CMOS硅栅工艺，与源/漏同时扩散。

方块电阻为R□=30~200Ω。制作大电阻时，可另外再加上一次光刻，用离子注入较小剂量来实现，其阻值可达10千欧/方块。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，多晶硅的淀积质量等有

关，因此难以用来制作精密电阻。

温度系数为500~ 1500ppm/℃, 电阻误差较大。

但可以通过激光与多晶丝来调节电阻值，且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。

无源器件-薄膜电阻

NMOS和CMOS的金属栅与硅栅工艺，需要额外的工艺步骤，通过溅射方法把Ni-Cr、Cr-SI或钼按一定比例成分淀积在硅片的绝缘层上实现。

方块电阻值可由所用材料的性质比例成分和淀积层厚度决定，一般情况下，薄膜厚度为几百至几千埃,方块电阻: Ni-Cr为几百欧/方，Cr-Si为几百至几千欧/方。

薄膜电阻的线性度最好，电压系数很小，温度系数也小(约100ppm/℃)，与MOS的其它工艺条件无关。并且可以用激光修正、氧化、退火等提高电阻的精度。

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