1.3. Микросхеманың пассивтік элементтері

ИМС – ның пассивтік элементтеріне резисторлар, конденсаторлар және индуктивтік элементтер жатады.

Резисторларды әр түрлі тәсілдермен алуға болады. Микрокөлемнің резистор немесе жартылай өткізгіштік кристалдың бетінің бөлігі немесе тура не кері бағыттағы p- n ауысуы, тағы сол сияқты МДП – транзисторлардың каналы болуы мүмкін. Интегралдық жұқа – және қалың пленкалық резисторлар кең тараған. Резистролардың негізгі параметрлері: номиналдық кедергісі (оммен), ауданға қатысты меншікті кедергісі Ом/квадрат, жіберілуге тиісті максималь қуаты , Вт, жіберілуге тиісті максималь тогы , резистордың температуралық кедергі коэффициенті (РТК, %). Бұл параметрлер резистордың алғашқы материалдарынан, дайындау тәсілінен және конфигурацияларынан тәуелді болады.

Диффузия әдісі бойынша жартылай өткізгіш бетінің бөлігінде орындалған резистролар көрсетілген. Кристаодың (1) денесінде 10 мкм тереңдікке дейін ойылып «қалта» (2) жасалған. Онда пластинаға қатысты қарсы таңбалы өткізгіштік поликристалды қабат өсірілген. Эпитаксиалдық қабат бетіне қоспалау үшін қоспа (3) ендіріледі. Бет тотық қабаты мен (4) қорғалады, терезелеріне металл пленкасы 5 тозаңдырылған. Эпитаксия кезінде түзілген p – n ауысуы резистроды кристалдың басқа бөліктерінен изоляциялайды. Кедергінің номинал мәні, тасымалдаушының N конденсациясынан, резистордың геометриалық параметрлері – l ұзындығынан, w енінен, d тереңдігінен, сол сияқты электронның (тесіктің) q және олардың қозғалғыштығы µ-ден тәуелді болады. Сонда кедергі

R = = p , мұндағы p= .

Тасымалдаушылардың ең үлкен концентрациясы бетке жақын жерде байқалатындықтан, меншікті диффузиялық кедергіні шартты түрде беттік деп есептейді ол ом квадратпен өлшенеді және квадраттан тәуелсіз болады. Сонда R= p .

Суреттен байқалатыны, бір тұтас технологиялық циклда, диффузиялық резисторларды транзисторлармен бірге бір мезгілде қалыптастырады.

Пленкалық резисторлар жазық диэлектрлік төселімдерде әр түрлі конфигурациялы жіңішке металл жолағы түрінде жасалады. Резисторлар жұқа пленкалы және қалың пленкалы деп ажыратылады. Жұқа пленкалы резисторларды вакуумда маска арқылы дайындайды. Кедергінің номиналдық мәні резисторлардың геометриалық өлшемінен тәуелді және пленка материалының меншікті кедергісі мына өрнекпен есептеледі:

R=pl/wd ( p – материалдың меншікті кедергісі, l – жолақтың ұзындығы, w және d – пленканың ені мен қалыңдығы). Сеткографи әдісімен дайындалатын қалың пленкалы резистролар да кең тараған: төселімге тор трафарет арқылы резистивтік пастаны жағып, қыздырып жасытады. Жұқа пленкалының да қалың пленкалы резисторлардың түзелуі ( корректрленуі) лазер сәулелерінің көмегімен 0,1% дәлдікпен жүргізіледі. Пленкалық резисторлардың номинальдық мәндерінің диапазоны бірнеше омнан басталып 500 кОм- ға дейін жетеді.

ИМС –ның МДП – резисторлары бірдей технологиялық циклда транзисторларға ұқсас әдістермен дайындалады. Каналдың конфигурациясынан тәуелді болатын кедергі транзисторлардың каналы резисто болып саналады және бекітпедегі жабық кернеуде 0,1 – ден 500кОм- ға дейінгі мәніне жетеді.

ИМС- конденсаторы транзистролық құрылым негізінде де жүзеге асырылуы мүмкін. Конденсаторлар біраз орын алатындықтан оларды негізінен аналогтық ИМС- да қолданады. Көбіне, конденсатор ретінде кері бағытта ығысқан p- n ауысуы пайдаланады – биполярлық транзисторлардың эмиттерлік және коллекторлық ауысуларының параллель қосылуы болып табылады. Мұндай конденсатордың сыйымдылығы жұмыс кернеуді = 25…50 B болғанда, 100 пФ – дан аспайды. Төзімділігі Q = 1+10.

МДП – конденсаторлары барша көп таралған. Конденсатордың төменгі астары төселімнің жартылай өткізгіштік күшті қоспаланған қабаты болып табылады, диэлектрик ретінде қалыңдығы 1 мкм – ға дейін жететін қабаты қызмет атқарады, ал жоғарғы астарының рөлін алюмимен тозаңдатылған пленка атқарады. Мұндай конденсатордың сыйымдылығы 500 пФ/ – қа дейін жетеді; ол тұрақты кернеудің полярлығымен тәуелді емес; тесілу кернеуі 50 В-ке дейін болады.

Пленкалық конденсаторларды көп қабатты пленкалар қалыптасатын диэлектрлік төселімдерде (1) дайындайды: төменгі – металл қабаты 2, диэлектрлік қабаты 3, металл қабаты 4 және т.б.; екі астардан ток өткізетін жол 5 тозаңдатылған. Пленканың конденсаторлар параметрлерінің өте жоғары тұрақтылығымен айрықшаланады. Жазық конденсатордың сыйымдылығы мына түрде анықталады:

мұндағы – салыстырмалы диэлектрлік өтімділік; – электрлік тұрақтылық; S – астарларының ауданы; d – диэлектриктің қалыңдығы.

Қазіргі кезде ИМС – да қолданылатын пленкалық конденсаторлардың сыйымдылығы пФ (шегі +20%), тесілу кернеуі 500 В/ – қа дейін, сыйымдылықтың температуралық коэффициенті5* .

Индуктивтілігі 30 мкГн- ге дейінгі индуктивтік элементтерді ИМС – ның бетіне жазық спиаль түрінде жұқа магниттік пленкаларды орналастыру арқылы алады. Егер индуктивтіктің мәні үлкен болу керек болса, онда гибридтік ИМС қолданылады.