[实用新型]一种变方阻薄膜电阻网络

说明书

技术领域

本实用新型属于器件和信号测量技术领域，特别涉及一种变方阻薄膜电阻网络。

背景技术

电阻网络可以对信号电平幅度调整，吸收输入功率，是测试仪器的前端模块中的关键结构。输入信号的动态幅度变化范围可达数个数量级，电阻网络不但可以扩大测试仪器的动态范围，同时具有防止阻塞失效、保护设备、减小信号耦合等重要作用。

电阻网络相比于其他信号调整结构，具有尺寸小、质量轻、可靠性高、性能稳定、易使用等特点，并可根据应用需求灵活设计。最常采用的电阻网络拓扑结构有T型和π型，参见图1a和图1b。根据所需调整量等要求，可以根据理论公式计算获得R1和R2的电阻值。对于这两种拓扑结构，R1和R2的电阻值差值均会随着所需调整量的增加而变大，甚至达到50倍甚至数百倍。

基于现代薄膜电阻加工工艺制作的电阻，其阻值取决于方块电阻R□和电阻图形的长宽比，即R=R□×L/W。在传统的电阻网络中，所述R1和R2的方块电阻R□相同，当所需调整幅度过大时，R1和R2的长宽比L/W就会相差数十倍甚至数百倍，从而造成版图尺寸跃变问题。同时，随着电阻图形面积增大，引起的寄生效应等也更大，恶化电阻网络的功能参数和性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种变方阻薄膜电阻网络，固定薄膜厚度h，通过控制薄膜电阻的掺杂浓度，改变它的电阻率ρ，从而使所述网络中的电阻R1和R2获得不同的方块电阻，缩小两种电阻的尺寸差异，解决版图尺寸跃变问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种变方阻薄膜电阻网络，包括：

衬底；

设置于衬底上的缓冲隔离层；

设置于缓冲隔离层上的中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻；

以及设置于缓冲隔离层上的由信号传输线及地线组成的连接中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻的信号通路；

其中，所述中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻中均包含杂质元素，且包含的杂质元素浓度不同，具有不同的方块电阻，通过信号传输线及地线相连形成完整的信号通路。

所述缓冲隔离层厚度为100-500nm，以阻挡制作中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻过程中的杂质元素扩散，防止漏电。

所述地线有两条，分别设置在信号传输线两侧，和信号传输线共同组成共面波导传输线。

所述中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻为多晶硅薄膜电阻。

所述方块电阻大于10Ω/□，小于5000Ω/□。

所述中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻的厚度一样，是10^-7m量级，二者的图形面积大小差别小于2倍。

所述中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻中包含的杂质元素为硼或磷，通过离子注入方法完成掺杂。

所述信号传输线有三段，呈直线排列设置在两条地线之间，中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻均有两个，两个中心薄膜电阻分别设置在相邻的两段信号传输线之间，与信号传输线形成欧姆接触；一个旁路薄膜电阻连接在中间段信号传输线和一条地线之间，另一个旁路薄膜电阻连接在中间段信号传输线和另一条地线之间，旁路薄膜电阻与所连接的信号传输线和地线形成欧姆接触，由此构成T型电阻网络。

所述信号传输线有两段，呈直线排列设置在两条地线之间，中心薄膜电阻有一个，旁路薄膜电阻有四个，所述中心薄膜电阻设置在两段信号传输线之间，与信号传输线形成欧姆接触；四个旁路薄膜电阻分别设置在一段信号传输线与一条地线之间、一段信号传输线与另一条地线之间、另一段信号传输线与一条地线之间以及另一段信号传输线与另一条地线之间，并与所连接的信号传输线和地线形成欧姆接触，由此构成π型电阻网络。

由于本实用新型基于可变方阻的薄膜电阻，当改变薄膜电阻中杂质元素的掺杂浓度时，它的方阻也会改变，掺杂浓度越高，方阻越小，因此，可以通过控制掺杂浓度使电阻网络的中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻具有不同的方块电阻，调整它们的尺寸。

通过控制多晶硅离子注入的工艺条件，使所述中心薄膜电阻和旁路薄膜电阻中包含不同的杂质元素浓度，可以使信号通过所述T型/π型电阻网络后，获得大的调整幅度。同样，通过控制多晶硅离子注入的工艺条件，可以改变中心薄膜电阻和旁路多晶硅中包含的杂质元素浓度，从而使信号通过相同尺寸的所述T型/π型电阻网络时，获得不同的调整幅度。

本实用新型使用多晶硅薄膜电阻工艺和表面微加工工艺制作，可以利用已有半导体工艺、MEMS工艺制作设备和技术。

附图说明