Резисторы. В электронике применяются тонкие пленки толщиной от 50 А до нескольких микрон. Бели необходимо обеспечить однородность по всей площади подложки разумных размеров (например, 3X2 см), то гладкость подложки должна быть порядка 1.0—50 А. Крупные неровности могут оказаться несущественными, но присутствие царапин недопустимо, так как небольшая царапина поперек резистивной полоски вызовет концентрацию напряжения и со временем приведет к порче.
Прежде всего рассмотрим резистивные пленки. Хотя свойства тонких пленок и не совпадают со свойствами массивного материала, но из обзора [2] можно заключить, что, используя чистые металлы, по-видимому, нельзя получить большие сопротивления на малой площади. Медь, золото, серебро, алюминий и никель имеют удельные сопротивления менее 10~5 ом-см\ полоска любого
о
из этих металлов толщиной 100 А и шириной 0,4 мм имеет удельное сопротивление примерно 1 ом на сантиметр длины, что совершенно неприемлемо, так как резисторы из этих материалов будут слишком велики для микросхем. Нихром имеет удельное сопротивление на-порядок выше и применяется уже давно, но если бы имелись сплавы с удельным сопротивлением еще на порядок выше, то были бы решены мнолие проблемы. Поскольку таких материалов нет, то нихромовые сплавы хороши хотя бы тем, что обеспечивают высокую стабильность и низкий температурный коэффициент (менее 50 10~6 1/°С).
Как уже было отмечено, свойства пленок отличаются от свойств массивного исходного материала. Оценить структуру пленок, осажденных на стеклянную подложку.очень трудно. Обычный анализ не применим, поскольку осаждается микроскопическое количество м атер и ал а. Рентгеновский спектрофотометр дает некоторое представление о структуре и является ценным Средством для установления пропорции хром/никель. Электронный микроскоп был использован для наблюдения за процессом осаждения пленки. Изучение фотографий, опубликованных в работе [3], позволяет сделать вывод о том, что частицы нихрома при соединении друг с другом ведут себя подобно каплям жидкости. Представляется также, что основная доля сопротивления обусловлена поверхностями соприкосновения между частицами. Если частицы велики, как в «случае очень тонких пленок, то сопротивление обладает большим шумом и сильно зависит от температуры.
Существуют различные способы напыления сплава на поверхность подложки. С успехом применяется тигель из обожженного глинозема, но при этом получается загрязнение подложки материалом тигля —окисью алюминия. Более надежным и простым является метод сублимации сплава с раскаленной проволоки, температура которой поддерживается чуть ниже точки плавления (1 400°С). Если поперечное сечение проволоки постоянно по длине и точно .контролируется (это имеет место в случае нихрома), то управлять температурой можно весьма просто— поддерживая постоянную величину тока во время сублимации. Так как испарение происходит с поверхности проволоки, состав сплава со временем изменяется.