MOS管電阻的制作工藝方法及其特性分析

（一）電阻

在MOS集成電路中，除MOS場效應管外，常需要把電阻，電容等元件制作在同一塊芯片上，有時還要求有較高的匹配精度。下面介紹幾種無源元件的制作方法及其特性。

1、漏源擴散區作為電阻

集成電路中最常用的電阻是擴散電阻。雙極型集成電路中的擴散電阻是與基區同時制成的，MOS集成電路中的擴散電阻則是同漏源區同時制成的，其電阻的剖面結構圖如圖4.2-1所示。

擴散電阻的薄層電阻范圍為10~200歐姆/方，當需要較大阻值（如10~100千歐）的電阻時，電阻長度要100~1000方塊，所占面積很大。因此，用擴散電阻做大電阻是不經濟的。

擴散電阻作為精密電阻存在著很多誤差來源，電阻的均勻性及重復性約1%，溫度系數約1500百萬分之一/℃，電阻與襯底之間存在著寄生p-n結電容。

2、CMOS阱中的溝道電阻

CMOS電路中的P阱電阻約為1000~5000歐姆/方，當P阱中再加以漏源磷擴散后形成的P阱溝道電阻如圖4.2-2所示，其薄層電阻值更高。MOS管電阻。但P阱的擴散深度及其引起的橫向擴散約5~10微米，使電阻條要做得窄是不可能的。此外，P阱電阻條之間還需要溝道截止環，以消除電阻間的表面反型層漏電流，因此它的面積同樣是可觀的。

3、離子注入電阻

利用離子注入代替擴散法制造電阻，其注入離子量可以在較大范圍內靈活控制，例如，當硼注入劑量為10¹⁴/厘米²時，薄層電阻約為每方幾百歐姆，當注入劑量為10¹³/厘米²時，薄層電阻約為每方幾千歐姆，而當注入劑量為10¹²/厘米²時，薄層電阻可達每方幾萬歐姆。因此，用離子注入做大電阻，所占面積不會太大。MOS管電阻。此外，由于注入劑量比擴散雜質量容易精確控制，因此離子注入電阻的精確度也比擴散電阻高。但離子注入與襯底間所形成的p-n結間存在著不同的反偏電壓時；使耗盡層寬度不同，這樣，導電層內的載流子流量就起變化，因此，電阻的線性度不理想，即電阻的電壓系數較大，同時，由于氧化層表面電荷的影響，導電層表面的載流子濃度也不穩定，所以大電阻的精度受到一定的限制。

4.多晶硅電阻

在MOS場效應管的制作工藝中，多晶硅是作為電極材料（柵極）用的，用多晶硅構成電阻的結構如圖4.2-3所示。它的薄層電阻值一般為30~200歐姆/方。當用多晶硅作為大阻值電阻時，可另外再加上一次光刻，用離子注入較小劑量來得到，其阻值可達10千歐/方。MOS管電阻。由于多晶硅下面有厚的氧化層與電路隔離，其寄生電容大大減小，但多晶硅電阻的薄層電阻大小，除與離子注入劑量有關外，還與多晶硅的厚度，多晶硅淀積質量等因素有關，因此，用于做精密電阻還是困難的。

5、薄膜電阻

通過濺射方法把Ni-Cr或Cr-Si等材料，以一定的比例成分，淀積在硅片的絕緣的層上，就可得到薄膜電阻。薄膜電阻的方塊電阻值可由所用材料之性質、比例成分及淀積層厚度來調節，一般情況下，薄膜

厚度為幾百至幾千埃，其方塊電阻Ni-Cr場氧化為幾百歐姆/方，Cr-Si為幾百至幾千歐姆/方，薄膜電阻的線性度最好，即電壓系數低，溫度系數也最低，約百萬分之一/℃，且與MOS電路的其他制造工藝條件無關。MOS管電阻。在電阻精度要求很高時，還可以用激光修正的方法加以調整，因此，薄膜電阻是制造精密匹配電阻的較好方法。

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