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.