RU184252U1 - CONSTRUCTION OF INTEGRAL RESISTORS IN MICROSHEMES ON EPITAXIAL STRUCTURES OF GALLIUM ARSENIDE - Google Patents
CONSTRUCTION OF INTEGRAL RESISTORS IN MICROSHEMES ON EPITAXIAL STRUCTURES OF GALLIUM ARSENIDE Download PDFInfo
- Publication number
- RU184252U1 RU184252U1 RU2018100486U RU2018100486U RU184252U1 RU 184252 U1 RU184252 U1 RU 184252U1 RU 2018100486 U RU2018100486 U RU 2018100486U RU 2018100486 U RU2018100486 U RU 2018100486U RU 184252 U1 RU184252 U1 RU 184252U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistors
- integrated
- resistor
- elementary
- ohmic contacts
- Prior art date
Links
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000010276 construction Methods 0.000 title 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000005588 protonation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001338644 Retinia Species 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к микроэлектронике, в частности к проектированию и изготовлению интегральных резисторов в составе монолитных интегральных схем на эпитаксиальных структурах арсенида галлия. Сущность: конструкция интегральных резисторов содержит сформированные в эпитаксиальном слое арсенида галлия путем протонирования и жидкостного травления полупроводниковые рабочие области интегральных резисторов и сформированные в этих областях омические контакты. Рабочие области интегральных резисторов различного номинала состоят из соединенных необходимым образом элементарных резисторов с одинаковым слоевым сопротивлением. Элементарные резисторы получены при помощи жидкостного травления топологически одинаковых для конкретной микросхемы областей эпитаксиальных структур арсенида галлия. Топология интегральных резисторов и топология элементарных резисторов определяются соотношением:где R – номинал резистора;n – количество параллельных подключений;N – количество последовательно подключенных элементарных резисторов на одно параллельное подключение;ρn – слоевое сопротивление протравленного эпитаксиального слоя формирующего рабочую область резистора;ρок – слоевое сопротивление омических контактов;Wn – ширина рабочей области интегрального резистора, равная ширине рабочей области элементарных резисторов, составляющих интегральный резистор;Wок – ширина омических контактов в топологически одинаковых областях;ln – длина элементарного резистора, размер вдоль линии протекания тока;lок – длина омических контактов, размер вдоль линии протекания тока.Технический результат заключается в уменьшении разброса относительных значений сопротивлений резисторов почти в 5 раз по сравнению с конструкцией интегральных резисторов по прототипу. 1 таб. 2 ил.The utility model relates to microelectronics, in particular to the design and manufacture of integrated resistors as part of monolithic integrated circuits on epitaxial structures of gallium arsenide. Essence: the design of integrated resistors contains gallium arsenide formed in the epitaxial layer by protonation and liquid etching of semiconductor working areas of integrated resistors and ohmic contacts formed in these areas. The working areas of integrated resistors of various sizes consist of elementary resistors connected in the necessary way with the same layer resistance. Elementary resistors were obtained by liquid etching of areas of epitaxial structures of gallium arsenide topologically identical for a particular microcircuit. The topology of integrated resistors and the topology of elementary resistors are determined by the ratio: where R is the resistor rating; n is the number of parallel connections; N is the number of elementary resistors connected in series per parallel connection; ρn is the layer resistance of the etched epitaxial layer forming the resistor working area; ρok is the layer resistance ohmic contacts; Wn is the width of the working area of the integrated resistor, equal to the width of the working area of elementary resistors, their integral resistor; Wok is the width of the ohmic contacts in topologically identical regions; ln is the length of the elementary resistor, the size along the current line; lok is the length of the ohmic contacts, the size along the current line. The technical result is to reduce the scatter of the relative values of the resistors almost 5 times in comparison with the design of integrated resistors of the prototype. 1 tab 2 ill.
Description
Конструкция интегральных резисторов в микросхемах на эпитаксиальных структурах арсенида галлияDesign of integrated resistors in microcircuits on epitaxial structures of gallium arsenide
Полезная модель относится к микроэлектронике, в частности к проектированию и изготовлению интегральных резисторов в составе монолитных интегральных схем на эпитаксиальных структурах арсенида галлия.The utility model relates to microelectronics, in particular to the design and manufacture of integrated resistors as part of monolithic integrated circuits on epitaxial structures of gallium arsenide.
Известны резисторы, которые сформированы из монокристаллического полупроводника, электропроводность которого обеспечивается соответствующим легированием.Known resistors that are formed from a single-crystal semiconductor, the conductivity of which is provided by appropriate doping.
Известен полупроводниковый резистор и способ его изготовления, включающий монокристаллическое полупроводниковое тело - рабочую область и две контактные площадки - омические контакты, электропроводность рабочей области создается равномерно распределенными атомами примеси и имеющими концентрацию, большую 1014 см3 [Патент США N 3181097, кл. 338-22, 1965.].A semiconductor resistor and a method for its manufacture are known, including a single-crystal semiconductor body - a work area and two contact pads - ohmic contacts, the conductivity of the work area is created by uniformly distributed impurity atoms and having a concentration greater than 10 14 cm3 [US Patent No. 3181097, cl. 338-22, 1965.].
Известны полупроводниковые интегральные резисторы в составе микросхем и их конструкция, приведенные в книге Торгонский Л.А. Проектирование интегральных микросхем и микропроцессоров: Учебное пособие. в 3-х разделах / Л.А. Торгонский, - Томск: ТУСУР, 2011, раздел 1, С. 133-135Known semiconductor integrated resistors in the composition of microcircuits and their design, are given in the book L. Torgonsky Designing Integrated Circuits and Microprocessors: A Training Manual. in 3 sections / L.A. Torgonsky, - Tomsk: TUSUR, 2011,
За прототип предлагаемой полезной модели приняты интегральные резисторы, изготавливаемые на одной микросхеме с полевыми транзисторами Шоттки, далее - ПТШ, и другими элементами микросхемы на структурах арсенида галлия, конструкция прототипа и способ изготовления приведены в работе Sammy Kayali. GaAs MMIC Reliability Assurance Guideline for Space Applications / Sammy Kayali, George Ponchak, Roland Shaw // JPL Publication 96-25, - 1996. December 15. p. 56-58, 64-70., конструкция состоит из полупроводниковой рабочей области, сформированной, например, в эпитаксиальном слое арсенида галлия, путем протонирования и жидкостного травления, и сформированных в этой области омических контактов. Здесь протонирование - процесс создания изоляции в микросхемах на арсениде галлия, путем ионной имплантации ионов водорода и протонов -ядер атома водорода, в поверхностный слой полупроводника, иногда вместо водорода и протонов используются ионы бора.The prototype of the proposed utility model is integrated resistors manufactured on the same chip with Schottky field effect transistors, hereinafter referred to as PTSh, and other elements of the chip on gallium arsenide structures, the prototype design and manufacturing method are given in Sammy Kayali. GaAs MMIC Reliability Assurance Guideline for Space Applications / Sammy Kayali, George Ponchak, Roland Shaw // JPL Publication 96-25, - 1996. December 15. p. 56-58, 64-70., The design consists of a semiconductor working region formed, for example, in the epitaxial layer of gallium arsenide, by protonation and liquid etching, and ohmic contacts formed in this region. Here, protonation is the process of creating insulation in microcircuits based on gallium arsenide, by ion implantation of hydrogen ions and protons, the nuclei of a hydrogen atom, in the surface layer of a semiconductor, sometimes boron ions are used instead of hydrogen and protons.
Согласно прототипу конструкция интегрального резистора представляет собой полупроводниковую рабочую область аналогичную каналу ПТШ или FET-каналу, на краях которой сформированы омические контакты к резистору.According to the prototype, the design of the integrated resistor is a semiconductor working area similar to the PTS channel or the FET channel, at the edges of which ohmic contacts to the resistor are formed.
Рабочая область, как правило, но не обязательно, это прямоугольная полоса, сформированная в поверхностном слое полупроводника с определенным слоевым сопротивлением, в нашем случае это специально выращенный эпитаксиальный n-слой, для резисторов больших номиналов используется топология в виде меандра.The work area, as a rule, but not necessarily, is a rectangular strip formed in the surface layer of a semiconductor with a certain layer resistance, in our case it is a specially grown epitaxial n-layer, for large-value resistors a topology in the form of a meander is used.
Основные этапы формирования интегральных резисторов, (осуществляются, как правило, параллельно с формированием канала ПТШ), следующие:The main stages of the formation of integrated resistors, (carried out, as a rule, in parallel with the formation of the channel PTSh), the following:
формирование омических контактов;the formation of ohmic contacts;
формирование изоляции, путем протонирования, при этом формируется рабочая область интегральных резисторов;the formation of insulation by protonation, while the working area of integrated resistors is formed;
химическое травление рабочей области резисторов, при этом происходит подгонка интегральных резисторов до заданных сопротивлений, (данная технологическая операция может быть, как совмещена, так и разнесена по времени с травлением канала ПТШ).chemical etching of the working area of the resistors, in this case, the integral resistors are adjusted to the given resistances (this technological operation can be combined or spaced in time with the etching of the PTSh channel).
Необходимо отметить, что по приведенной технологии могут быть изготовлены эпитаксиальные резисторы на арсениде галлия и как самостоятельные полупроводниковые приборы, не входящие в состав интегральных микросхем.It should be noted that, using the above technology, epitaxial resistors based on gallium arsenide can be manufactured as independent semiconductor devices that are not part of integrated circuits.
Интегральные резисторы аналогичной конструкции входят в состав ряда микросхем на арсениде галлия, разработанных ОАО «ОКБ-Планета», г. Великий Новгород, технологический маршрут 7610849.10200.00254 и др.Integrated resistors of a similar design are part of a series of gallium arsenide microcircuits developed by OKB-Planeta OJSC, Veliky Novgorod, technological route 7610849.10200.00254, etc.
Однако, как известно, при изготовлении интегральных резисторов, во время жидкостного травления, разные области GaAs травятся с разной скоростью в зависимости от их размера, количества и площади омических контактов, гальванически связанных с областью травления и окружающих эту область - Петрова Т.С. Влияние конструктивных и технологических особенностей на статические параметры МИС на GaAs на основе ПТШ с углубленным затвором / Т.С. Петрова // Доклады ТУСУРа, - 2009. No. 1 (19), часть 1. Расстояние от омических контактов до травящейся области так же влияет на скорость травления.However, as you know, in the manufacture of integrated resistors during liquid etching, different GaAs regions are etched at different speeds depending on their size, number and area of ohmic contacts galvanically connected with the etching region and surrounding this region - Petrova TS The influence of design and technological features on the static parameters of MIS on GaAs based on PTSh with a deep shutter / TS. Petrova // TUSUR Reports, - 2009. No. 1 (19),
Конструкция, а, следовательно, и топология резисторов определяется, кроме прочих факторов, номиналом резистора, как следствие интегральные резисторы разных номиналов в конкретной микросхеме имеют разную топологию и, в результате, при подгонке жидкостным травлением, травятся с разной скоростью. Поэтому для разных интегральных резисторов получаем разную толщину эпитаксиального n-слоя, в котором формируются рабочие области интегральных резисторов, разная толщина слоя приводит к их разному слоевому сопротивлению. Как следствие, получаем большой технологический разброс величины сопротивления этих интегральных резисторов - значения сопротивлений различных по величине интегральных резисторов будут по-разному отклоняться от их номиналов. Получается, что при подгонке с помощью жидкостного травления сопротивления одного интегрального резистора, другой интегральный резистор либо остается «недотравленным», либо «перетравливается», что является большим недостатком прототипа, так как нарушает соотношение величин сопротивлений разных интегральных резисторов, заданное при проектировании схемы.The design, and, consequently, the topology of the resistors is determined, among other factors, by the resistor rating, as a result, the integrated resistors of different denominations in a particular microcircuit have different topologies and, as a result, when adjusted by liquid etching, they are etched at different speeds. Therefore, for different integrated resistors we get different thicknesses of the epitaxial n-layer, in which the working areas of integrated resistors are formed, different thicknesses of the layer lead to their different layer resistance. As a result, we obtain a large technological range of the resistance values of these integrated resistors - the resistance values of various integrated resistors will deviate differently from their nominal values. It turns out that when fitting the resistance of one integrated resistor using liquid etching, the other integrated resistor either remains “un-etched” or “over-etched”, which is a big disadvantage of the prototype, since it violates the ratio of the resistance values of the various integrated resistors specified when designing the circuit.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в создании конструкции интегральных резисторов, которая позволит при операции жидкостного травления оперировать с топологически одинаковыми областями, для конкретной микросхемы, что, в свою очередь, позволяет получить одинаковое слоевое сопротивление рабочей области для интегральных резисторов различных номиналов.The technical problem solved by the proposed utility model is the creation of the design of integrated resistors, which allows the operation of liquid etching to operate with topologically identical areas for a particular microcircuit, which, in turn, allows you to get the same layer resistance of the working area for integrated resistors of different denominations.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание конструкции интегральных резисторов на эпитаксиальных структурах арсенида галлия с минимальным технологическим разбросом величины сопротивлений.The technical result of the proposed utility model is the creation of the design of integrated resistors on the epitaxial structures of gallium arsenide with a minimum technological spread of the resistance values.
Технический результат достигается за счет конструкции интегральных резисторов в микросхемах на эпитаксиальных структурах арсенида галлия, содержащей сформированные в эпитаксиальном слое арсенида галлия путем протонирования и жидкостного травления полупроводниковые рабочие области интегральных резисторов и сформированные в этих областях омические контакты, причем рабочие области интегральных резисторов различного номинала состоят из соединенных необходимым образом элементарных резисторов с одинаковым слоевым сопротивлением, которые получены при помощи жидкостного травления топологически одинаковых для конкретной микросхемы областей эпитаксиальных структур арсенида галлия, при этом топология интегральных резисторов и топология элементарных резисторов определяются соотношением:The technical result is achieved due to the design of integrated resistors in microcircuits on the epitaxial structures of gallium arsenide containing gallium arsenide formed in the epitaxial layer by protonation and liquid etching of semiconductor working areas of integrated resistors and ohmic contacts formed in these areas, and the working areas of integrated resistors of different nominal values consist of necessary connected elementary resistors with the same layer resistance, to which are obtained by liquid etching of the areas of epitaxial structures of gallium arsenide that are topologically identical for a particular microcircuit, while the topology of integrated resistors and the topology of elementary resistors are determined by the ratio:
гдеWhere
R - номинал резистора,R is the value of the resistor,
n - количество параллельных подключений,n is the number of parallel connections,
N - количество последовательно подключенных элементарных резисторов на одно параллельное подключение,N is the number of series-connected elementary resistors per parallel connection,
ρn - слоевое сопротивление протравленного эпитаксиального слоя формирующего рабочую область резистора,ρn is the layer resistance of the etched epitaxial layer forming the resistor working region,
ρок - слоевое сопротивление омических контактов,ρok - layer resistance of ohmic contacts,
Wn - ширина рабочей области интегрального резистора равная ширине рабочей области элементарных резисторов составляющих этот интегральный резистор,Wn is the width of the working area of the integrated resistor equal to the width of the working area of the elementary resistors making up this integrated resistor,
Wок - ширина омических контактов в топологически одинаковых областях,Wok - the width of ohmic contacts in topologically identical areas,
ln - длина элементарного резистора, размер вдоль линии протекания тока,ln is the length of the elementary resistor, the size along the line of current flow,
lок - длина омических контактов, размер вдоль линии протекания тока.lok - the length of ohmic contacts, the size along the line of current flow.
Предлагаемая конструкция интегральных резисторов делает возможным при их изготовлении на операции жидкостного травления оперировать с топологически одинаковыми для конкретной микросхемы областями, назовем эти области «заготовками для изготовления интегральных резисторов» или просто «заготовками резисторов», что позволяет получить одинаковое слоевое сопротивление в рабочих областях интегральных резисторов.The proposed design of integrated resistors makes it possible to operate with liquid etching operations to operate with areas that are topologically identical for a particular microcircuit; we will call these areas “blanks for manufacturing integral resistors” or simply “blanks of resistors”, which makes it possible to obtain the same layer resistance in the working areas of integrated resistors .
На фигуре 1 показана область полупроводниковой пластины с расположенной в ней заготовкой резистора.The figure 1 shows the region of a semiconductor wafer with a resistor blank located in it.
На фигуре 2 показаны конструкции интегральных резисторов различных номиналов, входящих в состав конкретной микросхемы.The figure 2 shows the design of integrated resistors of various denominations that are part of a particular chip.
На фигурах 1 и 2 обозначено:In figures 1 and 2 are indicated:
1. - прямоугольная область заготовки резисторов;1. - a rectangular region of the workpiece of resistors;
2. - омические контакты;2. - ohmic contacts;
3. - области травления GaAs, расположенные между омическими контактами - фигура 1, рабочие области элементарных резисторов - фигура 2;3. - GaAs etching regions located between the ohmic contacts - Figure 1, working areas of elementary resistors - Figure 2;
4. - рабочая область интегрального резистора;4. - working area of the integrated resistor;
5. - верхний слой металлизации микросхемы;5. - the upper layer of metallization microcircuit;
6. - эпитаксиальный слой GaAs n+ типа - сильнолегированный подконтактный слой электронного типа проводимости;6. - epitaxial layer of GaAs n + type - heavily doped contact layer of electronic type of conductivity;
7. - эпитаксиальный слой GaAs n типа - слой электронного типа проводимости, в котором формируются рабочие области интегральных резисторов;7. - n-type GaAs epitaxial layer — layer of the electronic type of conductivity in which the working areas of integrated resistors are formed;
8. - область изоляции - область протонирования;8. - isolation region - protonation region;
GaAs - i - полуизолирующая полупроводниковая подложка арсенида галлия i типа -нелегированная.GaAs - i is a semi-insulating semiconductor substrate of gallium arsenide of type i-undoped.
lок - длина омических контактов, размер вдоль линии протекания тока;lok - the length of the ohmic contacts, the size along the line of current flow;
ln - длина элементарного резистора, размер вдоль линии протекания тока;ln is the length of the elementary resistor, the size along the line of current flow;
Wок - общая ширина омических контактов, равная ширине заготовок резисторов;Wok is the total width of the ohmic contacts equal to the width of the resistor blanks;
L - общая длина заготовки резистора;L is the total length of the resistor blank;
N - количество последовательно подключенных элементарных резисторов на одно параллельное подключение, для фиг. 2 а) N=1, для фиг. 2 б) N=3, для фиг. 2 в) N=48 - четыре рабочие области, содержащие по 12 элементарных резисторов;N is the number of elementary resistors connected in series per parallel connection, for FIG. 2 a) N = 1, for FIG. 2 b) N = 3, for FIG. 2 c) N = 48 — four work areas containing 12 elementary resistors each;
n - количество параллельных подключений, для фиг. 2 а) n=12, для фиг. 2 б) n=4, для фиг. 2 в) n=1;n is the number of parallel connections, for FIG. 2 a) n = 12, for FIG. 2 b) n = 4, for FIG. 2 c) n = 1;
Wn - ширина рабочей области интегрального резистора равная ширине рабочей области элементарных резисторов составляющих этот интегральный резистор.Wn is the width of the working area of the integrated resistor equal to the width of the working area of the elementary resistors making up this integrated resistor.
Заготовка резистора представляет собой прямоугольную область - 1, изолированную от остальных элементов схемы. Заготовку через равные промежутки в направлении параллельном одной из сторон пересекают узкие длинные омические контакты - 2 и делят ее на отдельные области травления арсенида галлия - 3, заключенные между двумя соседними омическими контактами - будущие элементарные резисторы.The resistor blank is a rectangular region - 1, isolated from the rest of the circuit elements. The workpiece at regular intervals in a direction parallel to one of the sides is crossed by narrow long ohmic contacts - 2 and divided into separate etching areas of gallium arsenide - 3, enclosed between two adjacent ohmic contacts - future elementary resistors.
Ширина заготовки - Wок определяется исходя из величины сопротивления наименьшего по номиналу интегрального резистора в конкретной микросхеме, длина заготовки - L определяется исходя из величины сопротивления наибольшего по номиналу интегрального резистора.The width of the workpiece - Wok is determined based on the resistance value of the smallest nominal resistor in a particular chip, the length of the workpiece - L is determined based on the resistance value of the largest nominal resistor.
При необходимости изготовления резисторов с большим, например, более килоома, номиналом узкие длинные омические контакты могут быть прерывистыми, по типу штриховой линии. Зазор, между отдельными «штрихами» такого контакта должен быть минимально необходимым. Омические контакты должны занимать значительную, до 50% и более, часть площади заготовок. Это сделано для того, чтобы минимизировать влияние на скорость травления эпитаксиальных слоев GaAs в области заготовок других элементов микросхемы содержащих омические контакты. Конкретное соотношение площадей омических контактов и области травления определяется эмпирически и зависит от топологии как самих интегральных резисторов, так и микросхемы в целом, чем более «насыщена» омическими контактами в целом топология схемы, особенно области прилегающие к области травления, тем более «насыщена» омическими контактами должна быть область травления.If it is necessary to manufacture resistors with a large, for example, more than a kilo-ohm value, the narrow long ohmic contacts can be intermittent, like a dashed line. The gap between the individual "strokes" of such contact should be minimally necessary. Ohmic contacts should occupy a significant, up to 50% or more, part of the workpiece area. This is done in order to minimize the effect on the etching rate of GaAs epitaxial layers in the region of blanks of other elements of the microcircuit containing ohmic contacts. The specific ratio of the areas of ohmic contacts and the etching region is determined empirically and depends on the topology of both the integrated resistors themselves and the microcircuit as a whole, the more “saturated” by ohmic contacts in general, the circuit topology, especially the areas adjacent to the etching region, the more “saturated” by ohmic the contacts should be the etched area.
Еще одним необходимым условием в конструкции заготовок является то, что все заготовки, вне зависимости от номинала будущего интегрального резистора должны быть одинаковыми для конкретной микросхемы, т.е. иметь идентичную топологию.Another necessary condition in the design of the workpieces is that all the workpieces, regardless of the face value of the future integrated resistor, must be the same for a particular microcircuit, i.e. have identical topology.
Эти топологически одинаковые заготовки резисторов и будут подвергнуты жидкостному тралению при изготовлении интегральных резисторов.These topologically identical resistor blanks will be subjected to liquid trawling in the manufacture of integrated resistors.
Выполнение приведенных двух необходимых условий для конкретной микросхемы позволяет травить эпитаксиальные слои в области заготовок резисторов с максимально одинаковой скоростью, за счет этого достигнута равномерность слоевого сопротивления во всех заготовках резисторов разных номиналов, а следовательно и все элементарные резисторы будут иметь одинаковое слоевое сопротивление.Fulfillment of the above two necessary conditions for a specific microcircuit allows etching the epitaxial layers in the region of the resistor blanks with the same speed, due to this, the uniformity of the layer resistance in all the blanks of resistors of different denominations is achieved, and therefore all elementary resistors will have the same layer resistance.
Исходя из того, что все заготовки должны быть топологически одинаковыми для конкретной микросхемы, можно сформулировать начальные условия определения геометрических размеров заготовок резисторов. Далее равенство величины константе означает, что данная величина не должна меняться от интегрального резистора к интегральному резистору вне зависимости от разных номиналов интегральных резисторов внутри конкретной микросхемы:Based on the fact that all the blanks must be topologically identical for a particular microcircuit, we can formulate the initial conditions for determining the geometric dimensions of the blanks of resistors. Further, the equality of the value of the constant means that this value should not change from the integrated resistor to the integrated resistor, regardless of the different values of the integrated resistors inside a particular chip:
1) N⋅n=const - общее количество элементарных резисторов в заготовке, определяется при проектировании исходя из заданного значения слоевого сопротивления, величины сопротивления самого большого интегрального резистора схемы, наличия свободного места под резисторы в топологии микросхемы, топологией как самих интегральных резисторов, так и микросхемы в целом, чем более «насыщена» омическими контактами в целом топология микросхемы, тем более «насыщена» омическими контактами должна быть область травления - тем больше элементарных резисторов, а также исходя из возможностей техпроцессов применяемых на производстве, в частности от возможностей литографических процессов и пр.1) N⋅n = const - the total number of elementary resistors in the workpiece, is determined during design based on a given value of layer resistance, resistance value of the largest integrated circuit resistor, free space for resistors in the microcircuit topology, topology of both integrated resistors themselves and microcircuit as a whole, the more “saturated” with ohmic contacts the overall topology of the microcircuit, the more “saturated” with ohmic contacts should be the etching region - the more elementary resistors, as well as on the basis of the possibilities of technological processes used in production, in particular on the capabilities of lithographic processes, etc.
2) ρn=const - слоевое сопротивление протравленного эпитаксиального слоя формирующего рабочие области интегральных резисторов, задается при проектировании и определяется характеристиками эпитаксиального n - слоя арсенида галлия.2) ρn = const is the layer resistance of the etched epitaxial layer forming the working areas of integrated resistors, is set during design and is determined by the characteristics of the epitaxial n - layer of gallium arsenide.
3) ρок=const - слоевое сопротивление омических контактов, определяется экспериментально или рассчитывается исходя из удельного сопротивления материалов омического контакта и его конструкции.3) ρok = const - the layer resistance of ohmic contacts, is determined experimentally or calculated on the basis of the resistivity of the materials of the ohmic contact and its design.
4) lок=const, ln=const, lок - длина омических контактов и ln - длина элементарных резисторов в заготовке, задаются при проектировании исходя из характеристик интегрального резистора, из наличия свободного места под резисторы в топологии схемы и лимитируются возможностями литографических процессов.4) lok = const, ln = const, lok - the length of the ohmic contacts and ln - the length of the elementary resistors in the workpiece, are set during design based on the characteristics of the integrated resistor, from the availability of free space for the resistors in the circuit topology and are limited by the capabilities of lithographic processes.
На фигуре 2 показана составная конструкция интегральных резисторов - все интегральные резисторы состоят из элементарных резисторов - 3, причем рабочие области элементарных резисторов травятся в составе топологически одинаковых заготовок резисторов, а окончательно формируются протонированием уже после травления эпитаксиальных слоев.Figure 2 shows the composite design of integrated resistors - all integrated resistors consist of elementary resistors - 3, and the working areas of elementary resistors are etched as part of topologically identical resistor blanks, and are finally formed by protonation after etching of the epitaxial layers.
Элементарные резисторы в результате различного подключения, последовательного или параллельного, или комбинации последовательных и параллельных подключений, в электрическую цепь интегрального резистора, определяют номинал интегрального резистора. Непрерывность изменения номиналов для разных интегральных резисторов обеспечивается изменением ширины рабочей области элементарных резисторов.Elementary resistors as a result of various connections, serial or parallel, or a combination of serial and parallel connections, into the electric circuit of the integrated resistor, determine the value of the integral resistor. The continuity of the change in the ratings for different integrated resistors is provided by a change in the width of the working area of elementary resistors.
Подключения элементарных резисторов реализуются при помощи верхнего слоя металлизации микросхемы.Connections of elementary resistors are implemented using the upper layer of the metallization of the chip.
Количество элементарных резисторов - N⋅n в интегральном резисторе заданного номинала R, ширина области заготовки, она же общая ширина омических контактов - Wок, ширина рабочей области интегрального резистора - Wn, длина элементарного резистора - ln, длина омических контактов - lок связаны между собой формулой 1.The number of elementary resistors - N⋅n in the integrated resistor of a given nominal value R, the width of the blank area, it is the total width of the ohmic contacts - Wok, the width of the working area of the integrated resistor - Wn, the length of the elementary resistor - ln, the length of the ohmic contacts - lok are connected by the formula one.
Изменения в конструкции интегральных резисторов в зависимости от номинала показаны на фигуре 2, где:Changes in the design of integrated resistors depending on the nominal value are shown in figure 2, where:
а) - пример конструкции интегрального резистора с величиной сопротивления в несколько ом;a) - an example of the design of an integrated resistor with a resistance value of several ohms;
б) - пример конструкции интегрального резистора с величиной сопротивления в несколько десятков или сотен ом;b) - an example of the design of an integrated resistor with a resistance value of several tens or hundreds of ohms;
в) - пример конструкции интегрального резистора с величиной сопротивления в несколько килоом.c) - an example of the design of an integrated resistor with a resistance value of several kilo-ohms.
Равенство слоевых сопротивлений в рабочих областях элементарных резисторов составляющих различные интегральные резисторы приводит к минимизации технологического разброса величины сопротивлений интегральных резисторов, формируемых при помощи жидкостного травления, поэтому можно сделать вывод о том, что технический результат достигнут полностью.The equality of layer resistances in the working areas of elementary resistors making up various integral resistors leads to minimization of the technological spread of the resistors of the integrated resistors formed by liquid etching; therefore, we can conclude that the technical result has been completely achieved.
Кроме этого минимизация технологического разброса позволяет сохранить соотношение величин сопротивлений разных интегральных резисторов, близким к соотношению, заложенному в проекте, что способствует увеличению процента выхода годных микросхем, улучшению характеристик микросхемы в целом и особенно для схем, где такое соотношение играет решающую роль, например в аттенюаторах СВЧ сигнала, входных делителях АЦП и ЦАП, схемах опорных напряжений, прецизионных операционных усилителях и т.д.In addition, minimizing the technological spread allows preserving the ratio of the resistance values of different integrated resistors close to the ratio laid down in the project, which helps to increase the percentage of yield of suitable microcircuits, improving the characteristics of the microcircuit as a whole, and especially for circuits where such a ratio plays a decisive role, for example, in attenuators Microwave signal, ADC and DAC input dividers, reference voltage circuits, precision operational amplifiers, etc.
Пример.Example.
Предлагаемая полезная модель «Конструкция интегральных резисторов в микросхемах на эпитаксиальных структурах арсенида галлия» проиллюстрирована на примере интегральных резисторов в составе монолитной интегральной схемы аттенюатора, где разброс и соотношение величин электрических сопротивлений резисторов играет определяющую роль.The proposed utility model “Design of integrated resistors in microcircuits based on epitaxial structures of gallium arsenide” is illustrated by the example of integrated resistors in the monolithic integrated circuit of the attenuator, where the spread and the ratio of the electrical resistance of the resistors plays a decisive role.
В таблице представлены для сравнения значения сопротивлений интегральных резисторов, изготовленных в соответствии с конструкцией по прототипу и в соответствии с конструкцией по предлагаемой полезной модели.The table presents for comparison the values of the resistances of the integrated resistors made in accordance with the design of the prototype and in accordance with the design of the proposed utility model.
Для того, чтобы сравнить результаты по всем группам резисторов, от «низкоомных» до «высокоомных», сравниваются не абсолютные, а относительные значения их сопротивлений, т.е. средние реальные значения сопротивлений, отнесенные к номинальным, очевидно, что для относительных значений номиналом является единица.In order to compare the results for all groups of resistors, from “low-resistance” to “high-resistance”, not absolute, but relative values of their resistances are compared, i.e. the average real values of the resistance, referred to the nominal, it is obvious that for relative values, the nominal value is one.
Для сравнения результатов выбрана величина технологического разброса значений электрического сопротивления резисторов, определяемая как разница между максимальной и минимальной величиной отклонения относительных значений от единицы, т.е. от номинального значения.To compare the results, the technological spread of the values of the electrical resistance of the resistors was selected, defined as the difference between the maximum and minimum deviations of relative values from unity, i.e. from the nominal value.
Из таблицы видно, что разброс относительной величины сопротивлений интегральных резисторов, изготовленных в соответствии с конструкцией по прототипу составляет 0.39, а в соответствии с предлагаемой по полезной модели конструкцией интегральных резисторов на эпитаксиальных структурах арсенида галлия - 0.08, то есть почти в 5 раз меньше, что подтверждает достижение предлагаемой полезной моделью поставленного технического результата.The table shows that the spread in the relative magnitude of the resistances of the integral resistors made in accordance with the prototype design is 0.39, and in accordance with the proposed design of the integrated model, the integrated resistors on the epitaxial structures of gallium arsenide are 0.08, i.e., almost 5 times less, which confirms the achievement of the proposed technical model of the technical result.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100486U RU184252U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | CONSTRUCTION OF INTEGRAL RESISTORS IN MICROSHEMES ON EPITAXIAL STRUCTURES OF GALLIUM ARSENIDE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100486U RU184252U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | CONSTRUCTION OF INTEGRAL RESISTORS IN MICROSHEMES ON EPITAXIAL STRUCTURES OF GALLIUM ARSENIDE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU184252U1 true RU184252U1 (en) | 2018-10-19 |
Family
ID=63858969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100486U RU184252U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | CONSTRUCTION OF INTEGRAL RESISTORS IN MICROSHEMES ON EPITAXIAL STRUCTURES OF GALLIUM ARSENIDE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU184252U1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1195862A1 (en) * | 1984-05-11 | 1996-03-27 | Н.М. Манжа | Method of manufacturing integrated circuits |
| RU2110871C1 (en) * | 1996-07-16 | 1998-05-10 | Юрий Владимирович Агрич | Precision integrated polysilicon resistor and process of its manufacture |
| RU2207644C2 (en) * | 2000-03-21 | 2003-06-27 | Научно-исследовательский институт измерительных систем | Method for manufacturing thin-film resistors |
| RU2374710C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов" (ФГУП "НИИЭМП") | Method of making thin-film resistor |
| RU2583952C1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ЭРКОН" (ОАО "НПО "ЭРКОН") | Method for producing thin film resistor |
| WO2017176287A1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | Power Integrations, Inc. | Integrated resistor for semiconductor device |
| US20170373140A1 (en) * | 2014-05-14 | 2017-12-28 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor Device with Field Dielectric in an Edge Area |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100486U patent/RU184252U1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1195862A1 (en) * | 1984-05-11 | 1996-03-27 | Н.М. Манжа | Method of manufacturing integrated circuits |
| RU2110871C1 (en) * | 1996-07-16 | 1998-05-10 | Юрий Владимирович Агрич | Precision integrated polysilicon resistor and process of its manufacture |
| RU2207644C2 (en) * | 2000-03-21 | 2003-06-27 | Научно-исследовательский институт измерительных систем | Method for manufacturing thin-film resistors |
| RU2374710C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов" (ФГУП "НИИЭМП") | Method of making thin-film resistor |
| US20170373140A1 (en) * | 2014-05-14 | 2017-12-28 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor Device with Field Dielectric in an Edge Area |
| RU2583952C1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ЭРКОН" (ОАО "НПО "ЭРКОН") | Method for producing thin film resistor |
| WO2017176287A1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | Power Integrations, Inc. | Integrated resistor for semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11676997B2 (en) | High voltage resistor with high voltage junction termination | |
| JP6477912B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| US10297661B2 (en) | High voltage resistor device | |
| DE102016226235A1 (en) | SILICON CARBIDE SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A STLSZIUM CARBIDE SEMICONDUCTOR DEVICE | |
| CA2783438C (en) | A silicon-carbide mosfet cell structure and method for forming same | |
| TWI616982B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| DE102016113129B3 (en) | A semiconductor device including a superjunction structure in a SiC semiconductor body | |
| DE102016226237A1 (en) | SILICON CARBIDE SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A SILICON CARBIDE SEMICONDUCTOR DEVICE | |
| CN105470294A (en) | Vertical gallium nitride power switch device and manufacturing method therefor | |
| US20140295652A1 (en) | Gan vertical superjunction device structures and fabrication methods | |
| US20220238643A1 (en) | Coupled guard rings for edge termination | |
| EP3553827B1 (en) | Stacked iii-v semi-conductor device | |
| RU184252U1 (en) | CONSTRUCTION OF INTEGRAL RESISTORS IN MICROSHEMES ON EPITAXIAL STRUCTURES OF GALLIUM ARSENIDE | |
| CN104600116B (en) | Field-effect semiconductor component and its manufacture method | |
| RU2498448C1 (en) | Manufacturing method of shf ldmos transistors | |
| WO2019196700A1 (en) | Manufacturing method for terminal structure of silicon carbide power device | |
| CN110010471A (en) | A kind of power device and preparation method thereof | |
| US20180138319A1 (en) | Monolithic series switching semiconductor device having low-resistance substrate contact structure and method | |
| CN103633149B (en) | Current regulator diode and manufacture method thereof | |
| TW200418128A (en) | High density trench power MOSFET structure and method thereof | |
| WO2018168069A1 (en) | Semiconductor device | |
| US11869982B2 (en) | Single sided channel mesa power junction field effect transistor | |
| US20170025503A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
| US10629687B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
| JP7433094B2 (en) | Semiconductor device and its manufacturing method |