4.3.3 Материалы тонкоплёночных резисторов

Как отмечалось ранее, в зависимости от толщины плёнок микросхемы резисторы классифицируются как тонко- и толстоплёночные. Различны и материалы, применяемые для исполнения тонко- и толстоплёночных резисторов. В части агрегатного состояния материалы тонкоплёночных резисторов являются твёрдыми телами, которые в процессе формирования плёнок подвергаются термическому плавлению с последующим испарением в газообразное состояние и осаждением на подготовленные твёрдые основания (подложки и платы). В процессах катодного, анодного, высокочастотного распыления удаётся исключить высокотемпературные процессы испарения и транспортировать для осаждения на платах атомарные и молекулярные частицы твёрдого вещества.

В качестве резистивных материалов тонкопленочных резисторов используют чистые металлы и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, а также специальные резистивные материалы — керметы, которые состоят из частиц металла и диэлектрика (например, Сг и SiO). Широко распространены пленки хрома и тантала. Сплавы имеют большее значение R□ по сравнению с пленками чистых металлов. На основе керметов получают высокоомные резисторы. Наиболее распространен кермет, в состав которого входят хром и моноокись кремния 50...90 % Сг, 50...10 % SiO. В зависимости от содержания хрома можно получить резистивные пленки с R□ = 100...10 000 Ом, обладающие высокой стабильностью. В табл. 4.3 приведены параметры ряда резистивных металлосилицидных составов, применяемых для изготовления резистивных плёнок.

Таблица 4.3 — Параметры резистивных металлосилицидных сплавов

Марка сплава	R□, Ом	ТКС, (t) 10^–4, К^–1	Ро, Вт/см^2	c, 10^–5, 1/час
РС-5006 РС-5402 РС-5406К РС-5406Н РС-3710 РС-4800 РС-1714 РС-4206 РС-4400 РС-1004 РС-2310 РС-2005	3–20 5–100 10–500 50–500 50–3000 100–1000 300–500 10^3 (1–5)10^3 (3–50)10^3 (1–8)10^3 (8–50)10^3	0,5 0,5 0,5 0,3 1 2 2 0,5 3 15 12 12	5 2 2 2 5 5 5 2 10 5 5 5	2 1 1 1 0,5 1 1 0,5 1 2 2 2

В связи с тем, что свойства керметных пленок в сильной степени зависят от технологических факторов, резисторы имеют худшую воспроизводимость номиналов и больший ТКС по сравнению с металлическими. В настоящее время промышленностью освоена большая группа металлосилицидных сплавов системы Сг-Si, легированных небольшими добавками железа, никеля, кобальта, вольфрама (РС-3001, РС-3710, РС-5604К, МЛТ-ЗМ, РС-5406Н). При сравнительно малом ТКС и высокой воспроизводимости удельных поверхностных сопротивлений диапазон номиналов сплавов РС достаточно широк: R□ = 0,05...50 кОм.

Наиболее часто используют сплавы РС-3001, РС-3710 (37,9 % Сг, 9,4 % N1, 52,7 % Si), МЛТ-ЗМ (43,6 % Si, 17,6 % Сг, 14,1 % Fе, 24,7 % W). Параметры ряда распространённых тонкоплёночных резистивных материалов, в дополнение к приведенным в табл. 4.3, представлены в табл. 4.4.

Таблица 4.4 — Параметры материалов тонких резистивных плёнок

Материал плёнки	Материал контактных площадок	R□, Ом	Диапазон, Ом	Ро, Вт/см^2	ТКС, 10^–4 К^–1
Нихром, проволока, Х20Н80,  0,3–0,8 мм (ГОСТ 12766-67)	Медь лужёная	300	2	2	1
Нихром, проволока, (ГОСТ 8803-58)	Золото — подслой хрома	10	(10^0 –10^4)	2	–2,3
		50	5∙(10^0 – 10^4
Сплав МЛТ-3М (бКО.028.005 ТУ)	Медь лужёная — подслой ванадия Медь (защита никель) — подслой нихрома	500	5∙(10^0 –10^4)	2	2
Хром (ГОСТ 5905-67)	Медь лужёная	500	50–3∙10^3	1	0,6
Кермет К-50С (ЕТО.021.013.ТУ)	Золото — подслой хрома (нихрома)	3∙10^3 5∙10^3 10^3	10^3–10^4	2	3 –4 –5
Тантал ТВЧ, лента, толщина 0,3–3 мм (РЭТУ 1244 -67)	Алюминий — слой ванадия	20–100	10^2–10^4	3	–2
	Медь лужёная — подслой нихрома	100	5∙10^2–10^5	3	–2
	Тантал	10	10^1–1,5∙10^4	3	–2
Сплав РС 3001 (ЕТО.021.019.ТУ)	Золото — подслой хрома (нихрома)	10^3 2∙10^3	10^2 – 5∙10^4 2∙10^2–10^5	3	–0,2

Контактные пары «резистивная плёнка — проводящая плёнка» характеризуются удельным переходным сопротивлением (Ro Ом∙мм²), значение которого зависит от выбираемых материалов пары и технологии формирования контакта. Значение Ro находится в широком диапазоне от (0,3–6) мОм/мм² для пары Сr-Al до (20–300) мОм/мм² для пары Au-Ta. В расчётных методиках принимаеся усреднённое значение Ro = (0,05–0,25) Ом/мм².