ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ РЕЗИСТОР Российский патент 2005 года по МПК H01C7/00 H01C17/00 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может применяться при изготовлении тонкопленочных микросборок, а более конкретно для конструирования тонкопленочных резисторов на диэлектрических подложках.

Известен тонкопленочный резистор (ТПР) [1], содержащий в качестве одного электрода центральную контактную площадку. Недостатком этого ТПР является большая занимаемая площадь при его коэффициенте формы К_ф<0,1 вследствие значительной площади, занимаемой электродами.

Известен ТПР с гребенчатой формой электродов [2]. Недостатком данной конструкции ТПР является неопределенность места подключения к электродам резистора контактной площадки (КП). Например, если подключить КП к электродам таким образом, как это показано на фиг.1, то можно существенно увеличить сопротивление электродов за счет увеличения пути (длины электродов) протекания тока от резистивных элементов до КП. При этом также ухудшается компактность ТПР, что ухудшает плотность упаковки микросборки. Неопределенность подключения КП к электродам ТПР не позволяет получить также формулу для расчета сопротивления электродов.

Задачами, на решение которых направлено изобретение, является минимизация сопротивления электродов ТПР, повышение компактности резистора, а также получение аналитической формулы для расчета сопротивления электродов.

Поставленная задача достигается за счет того, что в тонкопленочном резисторе, содержащем два электрода гребенчатой формы из многослойной проводящей структуры и n прямоугольных резистивных элементов, при n≥2, расположенных параллельно ширине электродов, при этом ширина электродов составляет kl, где k>0, а l - длина резистивных элементов, и n-1 прямоугольных окон, незанятых пленочными элементами и расположенных при окончании резистивных элементов, перпендикулярно им, согласно изобретению резистивные элементы, ширина b₁ которых равна ширине электродов за вычетом минимального зазора b₀ между электродами, имеют одинаковый коэффициент формы К_ф1. Кроме того, резистор содержит две контактные площадки, причем каждая контактная площадка соединяется с наружной частью основания гребенчатого электрода по всей его длине, а сопротивление электродов рассчитывается по формуле:

R_э=2ρ_n[1/(nК_ф)+b₀/l]/(kn),

где ρ_n - удельное поверхностное сопротивление многослойной проводящей структуры; К_ф=l/b - коэффициент формы тонкопленочного резистора; b=nb₁ - ширина тонкопленочного резистора.

Отличительными признаками заявленного решения являются:

1. Резистивные элементы, ширина b₁ которых равна ширине электродов за вычетом минимального зазора b₀ между электродами, имеют одинаковый коэффициент формы К_ф1. Кроме того, соединение КП с наружной частью основания гребенчатого электрода осуществляется по всей его длине. Этот признак минимизирует сопротивление электродов ТПР и повышает его компактность.

2. Аналитическая формула расчета сопротивления электродов ТПР, которая позволяет оценить вклад сопротивления электродов в погрешность резистора.

Сущность изобретений поясняется фиг.1-4. На фиг.1 для пояснения показан вариант некомпактной формы предлагаемого ТПР с увеличенным сопротивлением электродов. На фиг.2 показан один из вариантов конструкции предлагаемого резистора. На фиг.3 приведена электрическая схема ТПР, эквивалентная конструкции, показанной на фиг.2. На фиг.4 показана преобразованная из фиг.3. электрическая схема предлагаемого ТПР.

Предпочтительный вариант реализации предлагаемого ТПР (фиг.2) содержит два электрода 1 гребенчатой формы из многослойной проводящей структуры и n прямоугольных резистивных элементов 2, при n≥2, расположенных параллельно ширине электродов 1, при этом ширина электродов 1 составляет kl, где k>0, а l - длина резистивных элементов 2. Кроме того, ТПР содержит n-1 прямоугольных окон 3, незанятых пленочными элементами и расположенных при окончании резистивных элементов 2 перпендикулярно им. Резистивные элементы 2, ширина b₁ которых равна ширине электродов 1 за вычетом минимального зазора b₀ между электродами 1, имеют одинаковый коэффициент формы К_ф1=l/b₁, где l - длина резистивного элемента 2. Ширина электрода 1 определяется выражением: b₁+b₀, причем b₀ определяется технологическими ограничениями способа изготовления. Ширина электрода 1 равна kl, где k>0. Каждая из КП 5 соединена с одним из оснований 4 гребенчатого электрода 1, причем каждая КП 5 соединяется с наружной частью основания 4 гребенчатого электрода 1 по всей длине основания 4. Учитывая, что ток в гребнях электродов 1 распространяется равномерно по всему их сечению, то на основании фиг.2 и фиг.4 можно предложить формулу расчета сопротивления R_э обоих электродов предлагаемого ТПР:

где R_э1 - сопротивление одного электрода 1.

В составе микросборки к КП 5 подключаются выводы компонентов или КП других ТПР. При конкретной реализации изобретения согласно фиг.2 n=5. Пусть l=b₀=50 мкм; b₁=500 мкм; ρ_n=0,035 k=1. На основании этих параметров по формуле (1) получим: R_э=0,16 Ом.

В предлагаемой конструкции ТПР минимизируется путь прохождения тока между КП 5, вследствие чего уменьшается сопротивление электродов 1 каждого резистивного элемента 2, которое стремится к своему предельному значению - удвоенному сопротивлению электрода 1. Из-за уменьшения сопротивления электродов 1 резистивных элементов 2, как это следует из фиг.4, уменьшается сопротивление электродов предлагаемого ТПР.

Источники информации:

1. Матсон Э.А., Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем. Минск, Высшая школа, 1982, с.42-48, рис. 3.2.

2. Заявка на патент РФ №2002114641 от 04.06.02 г. Кл. Н 01 С 7/00, H 01 С 17/00 (прототип).

Изобретение может применяться при конструировании тонкопленочных резисторов (ТПР) на диэлектрических подложках. Техническим результатом является минимизация сопротивления электродов ТПР, вследствие чего уменьшается сопротивление электродов каждого резистивного элемента. ТПР содержит два электрода гребенчатой формы из многослойной проводящей структуры, расположенных навстречу друг другу, и n прямоугольных резистивных элементов при n ≥2, расположенных параллельно ширине электродов, при этом ширина электродов составляет kl, где k>0, а l - длина резистивных элементов. ТПР содержит n-1 прямоугольных окон, незанятых пленочными элементами и расположенных при окончании резистивных элементов, перпендикулярно им. Резистивные элементы, ширина b₁ которых равна ширине электродов за вычетом минимального зазора b₀ между электродами, имеют одинаковый коэффициент формы К_ф1. ТПР содержит две контактные площадки (КП), каждая из которых соединена с одним из оснований электрода, причем каждая КП соединяется с наружной частью основания гребенчатого электрода по всей его длине, а сопротивление R_э обоих электродов ТПР рассчитывается по формуле: R_э=2ρ_n[1/(nК_ф)+b₀/l]/(kn), где ρ_n - удельное поверхностное сопротивление многослойной проводящей структуры; К_ф=1/b - коэффициент формы тонкопленочного резистора; b=nb₁ - ширина тонкопленочного резистора. 4 ил.

Тонкопленочный резистор, содержащий два электрода гребенчатой формы из многослойной проводящей структуры, расположенных навстречу друг другу, и n прямоугольных резистивных элементов, при n≥2, расположенных параллельно ширине электродов, при этом ширина электродов составляет kl, где k>0, а l - длина резистивных элементов, и n-1 прямоугольных окон, не занятых пленочными элементами и расположенных при окончании резистивных элементов перпендикулярно им, отличающийся тем, что резистивные элементы, ширина b₁ которых равна ширине электродов за вычетом минимального зазора b₀ между электродами, имеют одинаковый коэффициент формы К_ф1, а резистор содержит две контактные площадки, каждая из которых соединена с одним из оснований гребенчатого электрода, причем каждая контактная площадка соединяется с наружной частью основания гребенчатого электрода по всей его длине, а сопротивление электродов рассчитывается по формуле

R_э=2ρ_n[1/(nК_ф)+b₀/l]/(kn),

где ρ_n - удельное поверхностное сопротивление многослойной проводящей структуры; К_ф=l/b - коэффициент формы тонкопленочного резистора; b - n b₁ - ширина тонкопленочного резистора.