Резистори

Створення інтегральних резисторів, що представляють собою тонкий (порядку 3 мкм) шар напівпровідника, відбувається по планарній технології в процесі дифузії домішки в острівці підкладки або епітаксіального шару одночасно з формуванням транзисторів і діодів в інших острівцях підкладки. Такі резистори називають дифузійними. Ізоляція дифузійних резисторів від інших елементів і підкладки здійснюється так само, як і в інтегральних транзисторах,— за допомогою замкненого р-п- переходу.

В основі найбільш розповсюдженого способу виготовлення дифузійних резисторів лежить використання базового або емітерного шару транзисторної структури. У першому випадку одержують високоомні - резистори, у другому — низькоомні, тому що базовий шар має значно меншу концентрацію основних носіїв, ніж емітерний.

Дифузійний резистор на основі базового р-шару транзисторної структури показаний на мал. 3.7, а. Резистор відділений від інших елементів не менш чим двома р-п-переходами, включеними зустрічно. При цьому при будь-якій полярності прикладеної напруги система зустрічно включених р-п-переходів буде замкнена.

Дифузійний резистор в інтегральному виконанні на основі емітерного шару біполярного транзистора показаний на мал. 3.7, б.

Дифузійні резистори на основі базового шару біполярного транзистора мають поверхневий питомий опір порядку 100—300 Ом, на основі емітерного шару — порядку 0,5 Ом/П. Звичайно діапазон опорів таких резисторів обмежується значеннями від 10 Ом до 50 Ом, а займана площа для верхніх значень діапазону складає приблизно 0,125 мм², що в 40—50 разів перевищує площа інтегрального транзистора. Дифузійні резистори з ізолюючими р-n- переходами працюють аж до частоти 20 Мгц.

У напівпровідникових ІМС на МОН-структурах як резистори часто використовуються МОН-транзистори (мал. 3.7, в).

 

Малюнок 3.7 –Виготовлення резисторів

Поперечний переріз р-канала, що представляє собою резистивну доріжку, зменшено зверху додатковою дифузією n-типу. Ці резистори є нелінійними і називаються пінч-резисторами.

Конденсатори

 

Як конденсатори напівпровідникових ІМС використовують ємності зворотньо включених р-п-переходів (бартерні ємності) біполярних транзисторів або ємності МОН-транзисторів, що виготовляють в ізольованих від інших елементів острівцях у єдиному технологічному циклі з іншими транзисторними структурами.

Інтегральні конденсатори формуються переважно на основі бар'єрних ємкостей емітерного і колекторного р-п-переходів біполярних транзисторів. Структури таких конденсаторів показані відповідно на мал. 3.8.

Малюнок 3.8-Виготовлення конденсаторів

Конденсатор на емітерному переході (див. мал. 3.8, а) має найбільшу ємність на одиницю площі (питому ємність), що досягає 0,2 мкф/Ом², і найменша пробивна напруга, рівна одиницям вольтів. Питома ємність конденсатора на колекторному переході (див. мал. 3.8. б) приблизно в шість разів менше попередньої. Однак пробивна напруга такого конденсатора досягає десятків вольт.

Недоліками конденсаторів на основі р-п-переходів є невелика питома ємність, значно велика в порівнянні з транзистором площа, залежність ємності від напруги і наявність паразитних ємкостей за рахунок ізолюючих р-п-переходів. Тому в даний час конденсатори порівняно рідко використовують у ІМС. Ще рідше використовують індуктивні елементи через досить великі труднощі реалізації навіть малих значень індуктивності.

Після виготовлення всіх елементів (транзисторів, діодів, резисторів і ін.) напівпровідникових ІМС необхідно створити міжелементні з'єднання, що формують остаточну структуру принципової схеми назначеного призначення, а також контактні площадки для приєднання зовнішніх виводів корпусу. Для цього попередньо окислену поверхню пластини кремнію покривають шаром алюмінію (наприклад, методом вакуумного напилювання) товщиною 0,5—2 мкм, що після заключної операції фотолітографії через вікна фоторезисту в непотрібних місцях стравлюють. На поверхні напівпровідника залишається необхідний малюнок алюмінієвих провідників шириною близько 10 мкм і контактні площадки. З'єднання контактних площадок з виводами корпуса здійснюють у більшості випадків за допомогою золотих дротиків діаметром 25—50 мкм ультразвукової або термокомпресорним зварюванням.