Тонкопленочные резисторы

Пассивные элементы тонкопленочных ГИС

 

 
 


, где

r0 – удельное объемное сопротивление;

R0 – удельное поверхностное сопротивление квадрата поверхности Ом/м2;

Кф – коэффициент формы;

 

Типичные параметры плёночных резисторов:

Тип резистора   Rо, Ом/Кв   Rтах, ОМ   Rтin, ОМ   d, %   ТКС- 10-4/С°   DR(t), % при 70°С на 1000ч  
б/пдг   с/пдг  
Тонко плёночный   10 - 30000   106     ±5   ±0,05   0,25   0,005  
Толсто плёночный   5 - 106   108   0,5   ±15   ±0,2     0,05  

 

Материал: хром, нихром, рений, тантал, нитрид тантала, кермет.

 

Стабилизация параметров резисторов осуществляется с помощью термообработки (отжига в вакууме или на воздухе) или термотоковой обработки. После проведения по­добных операций устраняются дефекты тонкоплёночной структуры, так как структура распыляемого образца отличается от структуры напылённого резистора.

Необходимость подгонки обусловлена:

1. Погрешностью воспроизведения электрофизических и геометрических пара­метров плёночных резисторов.

2. Требуемой функциональной точностью выходных параметров ГИС и МСБ.

Различают групповую и индивидуальную подгонку. Групповая подгонка - метод, с помощью которого изменение электрофизических свойств плёнки осуществляется по всей рабочей зоне резистора. Для данного метода можно использовать термообработку электронным лучом и анодное травление.

Сущность индивидуальной подгонки заключа­ется в изменении свойств и толщины плёнки (термотоковой обработкой, обработкой лу­чом лазера, анодным и химическим окислением), а также изменении контура самого ре­зистора (с помощью вращающегося алмазного бора, электроискровым испарением и т.д.).

Распространение получила специальная форма резисторов, позволяющая осуществлять подгонку путем перерезания или замыкания контактных перемычек.

 

2. Тонкоплёночные конденсаторы

Тонкоплёночные конденсаторы, используемые в МСБ, состоят из двух плёночных металлических обкладок и диэлектрического слоя между ними. Иногда в качестве кон­денсаторов используют пересечение проводников. Также можно встретить гребенчатые конденсаторы.

 
 


, где С0 – удельная емкость.

 

В качестве материала обкладок чаще всего применяется алюминий, так как другие материалы (золото, серебро) имеют низкую адгезию и высокую миграционную способность. Типичные параметры плёночных конденсаторов:

Материал обкладки   Материал диэлектрика   Со, пФ/мм2   Сmax, нФ   d, % ТКЕ, % / °С   Q (10Гц)   Eпр В/мкм  
Аl   Si0   60-100     ±15   0,2     50-100  
А1+Ni   А1203     4-104   ±15   0,03     <500  
Аl GеО   100-200     ±15   0,15     10-50  
Та+Ni, Та   Та2O5     105   ±15   0,02     <500  
Толстоплёночные     104   ±20   0,05-0,15          

Стабилизация параметров тонкоплёночных конденсаторов осуществляется термо­обработкой или посредством импульсной электрической тренировки, путем подачи последовательности прямоугольных импульсов в результате чего происходит «залечивание» слабых мест в конденсаторе (применяется как в процессе напыления, так и после изготовления).

Подгонка выполняется методом им­пульсного разряда, выжигающего слабые места в диэлектрике, а также выжиганием лу­чом лазера части верхней обкладки для понижения ёмкости. Осуществление подгонки сопряжено с трудностями, обусловленные трехслойной структурой, то есть возможностью закорачивания обкладок по торцу вдоль граница удаляемого участка. Механическое удаление верхнего слоя (или его испарение) трудно контролировать в виду разрушения диэлектрика.

Тонкопленочный конденсатор является наиболее ненадежным функциональным элементом пассивной части МСБ вследствие несовершенства диэлектрического слоя и наличия ослабленной зоны под выводы верхней обкладки в месте излома диэлектрика над границей нижней обкладки.

 

3. Тонкоплёночные индуктивности

Выполняются в виде спирали, чаще всего из золота. Ширина проводящего слоя - 30 - 50 мкм, ширина просвета - 50 - 100 мкм. Данные индуктивности имеют от Зх до 5ти витков и обычно работают в СВЧ диапазоне (3...5 ГГц). Если рабочая частота не превы­шает 100 МГц, то предпочтение отдаётся навесным индуктивностям.