電阻器
通過在MMIC表面下使用有源半導體層或在表面上鋪設電阻金屬合金薄膜作為電阻材料來產生MMIC電阻器。採用這兩種方法，電阻器在電阻材料薄膜的任一端構造有金屬接觸焊盤，如圖1所示，並具有典型薄膜電阻器的特性。
電阻材料的特徵在於其電阻率（單位是歐姆每平方），因為20*20-μm方形電阻與100*100-μm方形電阻具有相同的電阻值，如果它是由相同的材料製成的電阻的話（電阻=電阻率*長度/寬度=電阻率*20/20=電阻率*´100/ 100）。這也可以通過計數有多少個方塊組成了電阻器來快速計算電阻的大小，例如，圖2右側的電阻由三個串聯的方塊組成，每個方塊的電阻為50ΩW，因此總串聯電阻為150ΩW。圖2左側的電阻可以看作是兩個平行的方塊，其電阻為串聯一個方塊的一半，因此總串聯電阻為25ΩW。請注意，此原理僅適用於直線電阻器，不適用於電阻膜蜿蜒以使小面積適合大值電阻器的電阻器。在這種情況下，直線部分具有標稱的薄膜電阻率，但是由於薄膜內角處的電流擁擠，因此拐角角部分具有較高的電阻率。
用半導體材料製成的電阻器的缺點是它們的電阻是有源半導體層內電子遷移率的函數，因此對溫度變化敏感。它們的優點是（1）它們通常具有每平方幾百歐姆的電阻率，這使得它們可用於高值去耦電阻，以及（2）它們位於半導體表面之下，因此可以鋪設其他沒有電接觸的互連金屬化。使用的常見金屬合金包括鎳鉻合金（NiCr）和氮化鉭（TaN），它們的薄膜電阻率通常為每平方20ΩW到50ΩW，以及鎢矽酸鹽（TiWSi），它的薄膜電阻率為500ΩW到 每平方1,500ΩW。鎳鉻合金（NiCr）具有有用的特性，即其電阻率與溫度變化幾乎完全恆定。
如果電阻器帶有一個很大的電流，那就是電阻的寬度必須設計成能夠處理它們。50Ω/平方的鎳鉻合金和TaN電阻器通常每微米電阻器寬度可以處理0.5 mA的電流，高摻雜p型多晶矽電阻器每微米電阻器寬度可以處理0.6 mA的電流 。TaN電阻器保持其線性歐姆特性電流密度高於NiCr ，但這些每微米4 mA的電流水平通常高於MMIC電阻的可靠性限值。
電容器
電容是元件存儲電荷的能力的量度，表示為每伏特庫侖，並確定其對RF信號的阻抗。RF信號可以通過充電和放電來通過電容器，並且它們具有的電荷存儲容量越大，它們允許每伏特信號的電流（電荷流量）越多;因此，電容越大，其阻抗（Z=伏/電流）越低。
MMIC電容器由兩種主要方法形成：一種使用交叉指型金屬條之間的邊緣電容，另一種使用金屬 - 絕緣體 - 金屬（MIM）的三明治架構的電容。如圖3所示，交叉指型電容器依賴於金屬指狀物的長公共邊緣區域之間的邊緣電容，根據晶片代工廠允許的最小間隙，金屬指狀物的長公共邊緣區域僅相隔幾微米。這些電容器通常使用與用於傳輸線相同的互連金屬化形成的。這種邊緣電容相當低，因此這些電容器只能達到1 pF左右的電容值。然而，該電容值對工藝變化相對不敏感，並且可以是毫米波頻率應用中的有用組件。
如圖4所示，MIM電容器可以實現更高的電容值，因為它們由兩個相對較大的金屬板構成，這兩個金屬板之間的距離要小得多，並且其間的間隙也填充有絕緣介電材料，這進一步增加了電容。金屬板的尺寸通常為20μm×20μm至200μm×200μm，並且介電材料可以是氮化矽（SiN），二氧化矽（SiO 2），苯並環丁烯（BCB），聚醯亞胺或其組合這些介質層的許多層。SiN電介質厚度通常為100至120nm，SiO2電介質的厚度可以薄至50nm ，並且有機電介質（例如BCB或聚醯亞胺）的厚度傾向於1,000至3,000nm。MIM電容器的電容值範圍為50 fF至200 pF。
MIM的主要電容（不包括邊緣電容）電容可以簡單地從表達式C=ξ*A/ D計算，其中ξ是介電層的介電常數（等於ξR，相對介電常數，乘以自由空間的介電常數ξ0），A是金屬板的面積，D是金屬板之間分開的距離。SiN介電層的相對介電常數通常為6.8，聚醯亞胺的相對介電常數通常為4.5，BCB的相對介電常數通常為2.7，自由空間的介電常數為8.8542×10–12法拉/米。
MIM電容器的擊穿電壓是介電材料，電介質厚度以及電容器底板表面質量的函數。據報導，用於MMIC工藝的氮化矽MIM電容器的擊穿電壓為65V 至85V 。
MIM電容器的損耗由所使用的絕緣材料的介質損耗因子決定的。SiN具有非常低的損耗角正切，並且這種類型的電容器的損耗通常太小而無法測量。聚醯亞胺和其他有機介電層具有較高的損耗角正切，這可能會給電路帶來一定的損耗。
請注意，低電阻率基板上的交叉指型電容器與製造的電容器相比高電阻率基板上製造的電容將遭受顯著增加的損耗。而另一方面，較低電阻率襯底上的MIM電容器不會遭受增加的損耗，因為大部分電場位於電容器的金屬板之間的絕緣體電介質中。
電感器
電感是元件存儲電流能力的量度，表示為每安培伏秒數，也稱為亨利。具有電感的元件的最簡單示例是窄金屬線。
MMIC電感器使用形成為窄傳輸線的互連金屬線製造而成，或者單獨纏繞或圍繞中心點纏繞以形成螺旋傳輸線電感器。金屬走線軌道相對於基板高度越窄，每單位長度的電感越高。例如，窄線（走線軌道的寬度遠小於基板高度）具有約1 nH / mm走線軌道長度的電感，而寬線（走線軌道寬度類似於基板高度）具有約0.6 nH/ mm的電感走線軌道長度。圖5所示的示例走線軌道說明了這一點。記住互連走線軌道的這種特性是一個好主意，因為軌道寬度調整可用於在電路最終布局和走線軌道長度調整不可接受時調整電路的性能。另外請注意，走線軌道的寬度決定了其直流電流攜帶能力。這是因為金屬化中的高電流密度可能由於電遷移而在軌道中產生空穴。晶片代工廠通常會根據可靠性試驗確定的每微米軌道走線寬度的毫安電流來引用電流密度的最大推薦值。該值可以在每微米軌道走線寬度10mA的範圍內，但是隨工藝的不同而不同。因此，在製造電感器時需要權衡，因為窄走線軌道雖然更具電感性，但它可以承載的直流電流更少。
螺旋軌道電感器的電感大於單獨由於它們的軌道長度引起的電感值，因為來自螺旋的每個轉彎（或完整環路）的磁場相加，通過螺旋中間產生更大的場並且在所有匝之間產生互感。因此，螺旋電感器是在MMIC晶片的小區域中產生大電感值的便利方式。然而，金屬走線軌道的匝也是電容耦合的，因此在某些更高的頻率下，螺旋看起來不具有電感性並且可能看起來是電容性的或者甚至像開路那樣。如圖6所示，當存在至少兩個金屬互連級別時，螺旋電感器的構造效率最高。一個金屬互連層用於螺旋的主要部分，而另一個金屬互連層的短長度用於將信號從底部返回到外邊緣。
在MMIC工藝中使用許多不同類型的螺旋電感器，範圍從方形螺旋，圓形螺旋，八邊形螺旋，堆疊螺旋，到那些以某種方式與體襯底材料分離的螺旋電感器。方形螺旋沒有理想的電氣性能，因為方角可以導致各匝之間的電容耦合更大，電阻損耗略有增加，但晶片代工廠使用它們，因為電子設計規則檢查軟體可以快速地、輕鬆地檢查各層之間的間隔距離，以確保符合晶片代工廠的鑄造加工的規則。圓形和八角形螺旋電感器具有更理想的電感特性，但在設計規則上更難以電子方式檢查。堆疊式螺旋電感器在多於一個互連層上使用全匝金屬走線軌道，並且通常交錯金屬匝以最小化不同層上的軌道之間的耦合電容，如圖6所示。因為它們確實在兩層上的匝之間表現出增加的電容耦合，所以它們主要在非常低的頻率下用於偏置去耦。
單片基板上的電感器由金屬走線軌道或傳輸線製成，因此易受襯底基板材料的損耗的影響，特別是如果襯底基板具有低電阻率，例如標準矽CMOS基板時。當電感器用作調諧電路的一部分時，這是一個特殊問題，因為與其電抗阻抗相比，損耗具有增加電感器阻抗的電阻部分並降低電感器的Q值因子的效應。Q值因子是阻抗的虛部（電抗）部分與阻抗的實部（電阻）部分之比，並且是元件阻抗隨頻率變化的速度的量度。高Q值因子允許該元件用於諸如具有快速頻率截止響應的濾波器之類的元件在諸如與許多緊密頻率間隔的信道的通信之類的應用中。在GaAs襯底上產生的電感器的Q因子是一個中等水平，在10 GHz頻率下通常為10到50，允許它們用於微波頻率的振蕩器諧振器中，但不用於通信信道的濾波器中。低電阻率矽襯底上的電感器的Q值因子通常小於1，並且僅可用於10GHz以下的振蕩器電路中。片外空芯電感器是片上電感器的低損耗替代品，我們將會在後面的文章中講述這一點，但這並不總是可接受的解決方案。增加電感Q值因子的片上解決方案是將其與襯底基板材料的影響解耦，這可以通過多種方法來完成。一種方法是在電感器和襯底基板之間放置實心或圖案化的金屬接地層，以將電感器與襯底基板屏蔽隔離。另一種方法是使用支柱將電感器的金屬走線軌道升高到晶片表面上方，或者甚至使用MEMS 使螺旋電感器自組裝成垂直位置。
金屬層互連
可以使用互連將一個金屬層上的走線軌道連接到其他金屬層上的走線軌道。在大多數情況下，這些是通過在電介質層中開孔來形成的，否則將分離這些層，並允許頂部金屬化通過孔沉積到下部金屬層上。如果兩個層上的走線軌道寬度相同，則與這些互連相關的RF不連續性會很少;然而，電介質層中的過孔通常比兩個走線軌道都窄，並且可能會比走線軌道本身具有更小的直流電流承載能力。
鍵合焊盤（Bond-pads）
為了使DC和RF電壓和電流進入和離開晶片，將鍵合焊盤放置在晶片上，並且通常是圍繞外圍。它們用於使用引線鍵合或焊料凸點將晶片連接到它們所嵌入的電路中，並用於在直流和RFOW測試期間製作探針觸點。它們通常由歐姆金屬層和所有上金屬層構成，其間沒有電介質層，並且可以輕鬆連接任何互連金屬層。鍵合焊盤在其表面上沒有最終的介電鈍化層，因此可以對其進行外部電連接，並且它通常是唯一未被該鈍化層覆蓋的組件。頂部金屬層需要是相當厚的金層，以允許金線壓接到其表面並且可以通過焊料潤濕。
基板襯底通孔（Vias）
襯底通孔（Vias）是電介質襯底中的過孔，其鍍有金屬以提供從晶片的正面到背面接地平面的電通路路徑。它們通常以與晶片頂面上的鍵合焊盤相同的方式構造，並且襯底基板過孔的內表面上的金屬鍍層使得背面接地平面金屬與第一金屬層鍵合焊盤之間的電連接。這些用於在電路內的不同位置提供良好的直流和RF接地點。在低於幾千兆赫（GHz）的低RF頻率下，晶片側面的接地連接通常是足夠的，但是在微波頻率及以上，需要襯底通孔來提供與接地平面的低阻抗連接。襯底通孔通常包含在有源元件中，以確保它們在接地路徑中具有最小的電感值。這對於多柵指功率器件尤其重要，其有時在每個源極接觸下方具有襯底通孔。