高阻值蛇形電阻
發(fā)布時間:2013/7/29 20:00:58 訪問次數(shù):2917
一個好的電阻需要滿足下面條件:電阻值很容易定義,P89V52X2FN并且與襯底之間的寄生電容非常小,可以忽略。接觸區(qū)電阻的大小雖然難以做出估計,但是也應(yīng)該非常小,可以忽略,最大也不能超過一個方塊的大小。使用的絕緣介質(zhì)(如二氧化硅)應(yīng)該是介電常數(shù)相對較高的材料(如場氧化層)。滿足這些條件后,長且薄、制造在厚絕緣介質(zhì)上的高電阻率的材料(如500個方塊的薄層電阻為lkQ的電阻)就形成了一個很大的電阻(如500kCZ),并且具有最小的寄生電容。如此高阻值的電阻一般會彎曲成蛇形進(jìn)行設(shè)計和制造,以方便將所有的長度都包含在一個比較合適的模塊區(qū)域中,如圖2.3(a)所示。由于電荷載流子會選擇方塊中電阻最小的通路進(jìn)行傳輸,蛇形電阻的每一個拐角處的阻值近似等效為半個方塊大小的阻值。
電阻的偏差主要來源于器件的電阻率(如摻雜濃度),在工藝中的不同批次中通常具有±20%的變化。因為電阻工藝絕對偏差性能相對較差,但是在整片硅芯片上,電阻率的一致性較好,所以集成電路設(shè)計工程師通常需要依賴類似器件的匹配性能進(jìn)行設(shè)計。由于同一芯片上電阻率的一致性較好,那么電阻的匹配性能就取決于整個電阻長上寬度的一致性。一般來講,每個電阻各自寬度的變化(如lOOnm)在整個電阻寬度上僅占很小的比例,那么電阻寬度一致性就較好。所以電阻寬度越寬(如工藝允許最小寬度的3~5倍),匹配性能越高(如±1%)。
針對多晶硅電阻的情況,寬度變化取決于在電阻長度上光刻速率的一致性,如果先刻已經(jīng)完成,那么就將由下一步工序決定;谶@樣的原因,設(shè)計師們通常需要保證各電阻條間距相同,相同材料的相鄰電阻條包圍所有的電阻條,如圖2.3(b)所示,其中,外側(cè)電阻條是為了減小光刻誤差而增加的薄冗余器件。但是,在拐角的內(nèi)側(cè)不可能加一個間距相同的冗余電阻條,除非電阻條之間的距離d足夠大,但是也不可能在拐角內(nèi)側(cè)的終端處增加冗余電阻條。因此通常情況下,在電阻版圖設(shè)計時避免使用拐角,而應(yīng)采用金屬連接電阻單元,如圖2.3(b)所示。當(dāng)然,如果版圖面積限制因素比匹配性能更為重要的時候,拐角的使用就不可避免了。
值得提醒的一點(diǎn)是,為了提高兩個電阻(如Ri和R)的匹配性能,它們的電阻條單元可以互相交叉,如圖2.3(b)所示,這樣也可以將整個芯片上由于引入工藝產(chǎn)生的電阻梯度(如摻雜濃度)的影響平均化。為了達(dá)到類似的目的,電阻也應(yīng)該盡可能設(shè)計為共質(zhì)心形式,即共質(zhì)心結(jié)構(gòu),也在該圖中進(jìn)行了說明。最后,增加電阻單元的數(shù)目并將它們相互交叉也可以提高統(tǒng)計粒度和版圖精度,從而提高匹配性能。
一個好的電阻需要滿足下面條件:電阻值很容易定義,P89V52X2FN并且與襯底之間的寄生電容非常小,可以忽略。接觸區(qū)電阻的大小雖然難以做出估計,但是也應(yīng)該非常小,可以忽略,最大也不能超過一個方塊的大小。使用的絕緣介質(zhì)(如二氧化硅)應(yīng)該是介電常數(shù)相對較高的材料(如場氧化層)。滿足這些條件后,長且薄、制造在厚絕緣介質(zhì)上的高電阻率的材料(如500個方塊的薄層電阻為lkQ的電阻)就形成了一個很大的電阻(如500kCZ),并且具有最小的寄生電容。如此高阻值的電阻一般會彎曲成蛇形進(jìn)行設(shè)計和制造,以方便將所有的長度都包含在一個比較合適的模塊區(qū)域中,如圖2.3(a)所示。由于電荷載流子會選擇方塊中電阻最小的通路進(jìn)行傳輸,蛇形電阻的每一個拐角處的阻值近似等效為半個方塊大小的阻值。
電阻的偏差主要來源于器件的電阻率(如摻雜濃度),在工藝中的不同批次中通常具有±20%的變化。因為電阻工藝絕對偏差性能相對較差,但是在整片硅芯片上,電阻率的一致性較好,所以集成電路設(shè)計工程師通常需要依賴類似器件的匹配性能進(jìn)行設(shè)計。由于同一芯片上電阻率的一致性較好,那么電阻的匹配性能就取決于整個電阻長上寬度的一致性。一般來講,每個電阻各自寬度的變化(如lOOnm)在整個電阻寬度上僅占很小的比例,那么電阻寬度一致性就較好。所以電阻寬度越寬(如工藝允許最小寬度的3~5倍),匹配性能越高(如±1%)。
針對多晶硅電阻的情況,寬度變化取決于在電阻長度上光刻速率的一致性,如果先刻已經(jīng)完成,那么就將由下一步工序決定。基于這樣的原因,設(shè)計師們通常需要保證各電阻條間距相同,相同材料的相鄰電阻條包圍所有的電阻條,如圖2.3(b)所示,其中,外側(cè)電阻條是為了減小光刻誤差而增加的薄冗余器件。但是,在拐角的內(nèi)側(cè)不可能加一個間距相同的冗余電阻條,除非電阻條之間的距離d足夠大,但是也不可能在拐角內(nèi)側(cè)的終端處增加冗余電阻條。因此通常情況下,在電阻版圖設(shè)計時避免使用拐角,而應(yīng)采用金屬連接電阻單元,如圖2.3(b)所示。當(dāng)然,如果版圖面積限制因素比匹配性能更為重要的時候,拐角的使用就不可避免了。
值得提醒的一點(diǎn)是,為了提高兩個電阻(如Ri和R)的匹配性能,它們的電阻條單元可以互相交叉,如圖2.3(b)所示,這樣也可以將整個芯片上由于引入工藝產(chǎn)生的電阻梯度(如摻雜濃度)的影響平均化。為了達(dá)到類似的目的,電阻也應(yīng)該盡可能設(shè)計為共質(zhì)心形式,即共質(zhì)心結(jié)構(gòu),也在該圖中進(jìn)行了說明。最后,增加電阻單元的數(shù)目并將它們相互交叉也可以提高統(tǒng)計粒度和版圖精度,從而提高匹配性能。
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