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薄膜电阻——薄如蝉翼的高性能电阻?

薄膜电阻——薄如蝉翼的高性能电阻? IPBrain产品课堂
2026-10-27
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导读:电阻是集成电路中最基础最常见的元件之一,在不同工艺,不同性能及阻值的要求下,电阻的制作方法、材料和外观都有很
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感谢阅读产品课堂第106期



电阻是集成电路中最基础最常见的元件之一,在不同工艺,不同性能及阻值的要求下,电阻的制作方法、材料和外观都有很大的差别。今天平台君为大家介绍其中一种——薄膜电阻。


为保证电路的整体效果,制作集成电路中的电阻时会使用更满足其他用途的材料,为保两全,这样制作出的电阻性能不如选用专用电阻材料制作出来的分立电阻器件。


分立电阻(图源:网络)


也可以将这些制作分立电阻的专用电阻材料淀积在集成电路表面形成薄膜,这就是薄膜电阻。薄膜电阻的性能优于多晶硅电阻,可获得小于100 ppm/℃的温度系数,并且具有几乎理想的线性,通过激光矫正电阻的容差可控制在±0.1%之内。电阻值可以使用公式计算:


R=Rs(L/W)


可以选用多种材料制作薄膜电阻,最常用的是镍铬合金和硅铬混合物。这些材料制作的电阻的温度系数和方块电阻各不相同,但是几乎都采用同样的版图。


薄膜电阻版图(图源:IPBrain平台)


薄膜电阻是制作高性能模拟电路的理想元件,但是他们所需的特殊工艺成本较高,从而限制了其应用。


薄膜电阻主要被用于精密模拟、混合信号、RF/毫米波、基准与数据转换类芯片。这类电路要求低 TCR、低电压系数、低噪声、高匹配和长期稳定。


LTM8055是一款输入电压可达 36V 的降压 - 升压型 μModule(微模块)稳压器。其封装内集成了开关控制器、功率开关、电感器以及支持组件。


LTM8055芯片简介(图源:IPBrain平台)


这款芯片中就使用了大量的薄膜电阻(下图中红色染色的电阻)。


LTM8055部分概貌图(图源:IPBrain平台)


薄膜电阻的厚度通常只有几十纳米,对基底平整度极度敏感。如果下方有台阶(如 STI 隔离边缘、多晶硅栅凸起等),薄膜在台阶处会变薄甚至断裂。如下图,薄膜电阻都分布在相对平整的位置,如电容上层。


在电容上的薄膜电阻(图源:IPBrain平台)


在电容上的薄膜电阻(图源:IPBrain平台)


在衬底上的薄膜电阻(图源:IPBrain平台)


这些电阻不需要制作接触,因为他们是在形成上一层金属之前淀积的,任何碰到电阻的金属连线都会和电阻接触。上层穿过电阻时与之短路,但是下层的金属就不受这些限制。


如下图所示,M1层的金属线都会绕过电阻区域,不会与薄膜电阻接触。


M1层中薄膜电阻的连接方式(图源:IPBrain平台)


薄膜电阻优于其他所有电阻,所以设计者使用它时,除了极特殊情况外(严重瞬间过载的环境)就不再需要大部分其他类型的电阻了。





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