Изготовления тонкопленочных

Отметим, что технология получения многослойной керамики является по существу модификацией технологического процесса изготовления толстопленочных схем. При этом создают многоуровневую коммутацию, что затруднено в классической толстопленочной технологии. Дело в том, что последовательное нанесение неотожженных паст на керамическую подложку через трафареты с последующим единым отжигом невозможно; в условиях же нанесения каждой пасты с последующим вжиганием необходимо обеспечить стабильность состава предыдущих слоев при температурах, равных температурам вжигания последующих слоев. Температуры вжигания последующих паст меньше предыдущих и для каждого металлического и диэлектрического слоев

1. Как классифицируются интегральные микросхемы пс конструктивно-технологическому исполнению? 2. Из каких этапов состоит процесс изготовления гибридных интегральных схем? 3. Каковы разновидности методов изготовления тонкопленочных гибридных интегральных схем и их особенности? 4. Каковы особенности технологии изготовления толстопленочных гибрздных интегральных схем? 5. Какова последовательность операций сборки и герметизации интегральных схем, в чем их основное содержание? 6. Какие существуют разновидности больших интегральных схем, особенности их изготовления и использования в электронных измерительных приборах? 7. Каковы перепек- -ивные направления развития микроэлектроники, используемые при изготовление электронных измерительных приборов?

Для изготовления толстопленочных резисторов применяют пасты, состоящие из порошка стекла, наполнителя и органической связки. Наиболее широко используют свинцовые и цинковые боросиликатные стекла. В качестве наполнителя резистивных паст применяют серебро, палладий и их сплавы, оксиды таллия и рутения. После термообработки пасты, нанесенной на подложку, образуется резистивная стеклоэмаль. Удельное поверхностное сопро-

Последовательность операций изготовления толстопленочных ГИС, содержащей пленочные резисторы, навесные и пленочные конденсаторы, проводники и перемычки, активные компоненты с жесткими выводами, с армированием рамочными выводами и последующей герметизацией опрес-совкой, представлена на 2.8, а — з.

Для изготовления толстопленочных ГИС требуется комплект трафаретов для нанесения определенного пленочного слоя: проводникового, одного или нескольких резистивных, изолирующих и т. д. Каждому трафарету соответствует определенный фотошаблон, выполненный на основе топологического чертежа ГИС.

ния. Нижняя обкладка конденсатора может быть нанесена одновременно с проводниками. При создании диэлектрических слоев, верхней обкладки необходимо осуществить отдельно циклы нанесения и вжигания. Кроме того, лазерная подгонка конденсаторов очень трудоемка, она требует высокой квалификации оператора. Если при подгонке резистора испаряемая часть пленки занимает сравнительно небольшую долю его площади, то в случае подгонки конденсатора выжигаемая или отсекаемая площадь верхней обкладки пропорциональна требуемому изменению емкости, т. е. 30—40 %. При подгонке конденсаторов не должна повреждаться диэлектрическая пленка. Трудоемкость изготовления толстопленочных конденсаторов ограничивает их применение, поэтому в тол сто пленочных ГИС чаще применяют навесные конденсаторы.

Технологический процесс получения тонкопленочных микросборок требует более дорогостоящего оборудования и значительно более сложен, чем процесс изготовления толстопленочных схем. Однако рисунок толстопленочной схемы можно выполнить при ширине линий и расстояниях между ними не менее 150 мкм. При этом на заданной площади подложки можно расположить менее сложную схему. Габариты микросборок, изготовленных по толстопленочной технологии, больше, чем у изготовленных с применением тонких пленок. Поэтому толстопленочные микросборки находят широкое применение при изготовлении бытовой или промышленной аппаратуры, где решающим фактором является стоимость. В аппаратуре, к которой предъявляют жесткие требования по массе и габаритам применяют тонкопленочные микросборки. Тонкие пленки незаменимы также для получения микросборок СВЧ-диапазона, которые требуют высокой точности выполнения линейных размеров, и полосковых узлов, широко используемых при конструировании устройства СВЧ-диапазона.

Для изготовления толстопленочных резисторов применяют пасты, содержащие смесь серебра и палладия. Изменяя содержание этой смеси в связующем веществе, можно получать пленки с сопротивлением слоя

от 50 до 50 000 Ом/П- Это дает возможность изготавливать резисторы с сопротивлением от единиц ом до сотен килоом. Температурный коэффициент таких резисторов составляет ±(0,5—2,5)10"4град . Характеристики некоторых паст для изготовления толстопленочных резисторов приведены в табл. 12.3.

1) точность изготовления толстопленочных элементов составляет ±(0,054-0,1) мм при использовании проводящих паст и ±0,1 мм при использовании резистивных и диэлектрических паст;

На 2.50 представлена укрупненная схема техпроцесса изготовления толстопленочных микросхем.

тографических принтеров для вывода информации с ЭВМ. Кроме того, этот материал находит применение для изготовления тонкопленочных полевых МДП-транзисторов (со структурой металл— диэлектрик — полупроводник). Преимуществами полевых транзисторов на основе пленок a-Si : Н являются: большое отношение токов при открытом и закрытом состояниях транзистора (10*— 107) вследствие высокого удельного сопротивления материала; низкие температуры процесса изготовления приборов (менее 350 °С), что допускает их создание на подложках из материалов небольшой стоимости; возможность использования типовых фотолитографических процессов полупроводниковой технологии; небольшая стоимость. Вместе с тем малая подвижность носителей заряда существенно ограничивает области применения этих приборов.

1. Как классифицируются интегральные микросхемы пс конструктивно-технологическому исполнению? 2. Из каких этапов состоит процесс изготовления гибридных интегральных схем? 3. Каковы разновидности методов изготовления тонкопленочных гибридных интегральных схем и их особенности? 4. Каковы особенности технологии изготовления толстопленочных гибрздных интегральных схем? 5. Какова последовательность операций сборки и герметизации интегральных схем, в чем их основное содержание? 6. Какие существуют разновидности больших интегральных схем, особенности их изготовления и использования в электронных измерительных приборах? 7. Каковы перепек- -ивные направления развития микроэлектроники, используемые при изготовление электронных измерительных приборов?

Рекомендации по применению методов изготовления тонкопленочных ГИС. Масочный метод применяют при мелкосерийном и серийном производстве. Точность изготовления R- и С-элементов ±10 %. Фотолитографический метод используют в массовом производстве. Достижимая точность изготовления резисторов + 1%. Комбинированный масочный и фотолитографический методы применяют при серийном и массовом производстве. Максимальная разрешающая способность при изготовлении пленочных элементов 50 мкм, точность изготовления R- и С-элементов ±1 и ±10 % соот-

Пленочными называют схемы, нанесенные в виде тонких пленок на изоляционную подложку из стекла или керамики. Термин «тонкие пленки» относится к проводящим, полупроводниковым и непроводящим покрытиям толщиной до нескольких микрометров. В зависимости от назначения тонких пленок и от материала тонкопленочного покрытия применяют методы вакуумного напыления, катодного распыления, электролиза, фотохимического покрытия, печатного, диффузионного, термического окисления и др. В состав пленочных схем входят как пассивные элементы — резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, так и активные элементы — диоды, транзисторы, тиристоры. Для изготовления тонкопленочных резисторов применяют металлы и сплавы металлов с высоким удельным сопротивлением: нихром, никель, тантал. Изменяя площадь тонкопленочного резистора и соотношение его сторон, можно при неизменной толщине пленки получить сопротивление от десятков ом до нескольких килоом с точностью ±2%. Материалом для обкладок конденсаторов в тонкопленочном исполнении служит алюминий или медь, в качестве диэлектрика применяют микропленки из фтористого магния, имеющие диэлектрическую проницаемость около 6,5 при пробивном напряжении ~2-10" в/см.

8. Вычерчивают сборочный чертеж акустоэлектронного фильтра. На данном этапе необходимо конструктивно обеспечить герметизацию фильтра и его экранирование. Задачей герметизации является защита платы фильтра от внешних воздействий и придание ей законченного конструктивного оформления. Обычно акусто-электронные устройства герметизируют с помощью корпусов аналогично, например, герметизации ИМС. Поэтому перед выполнением настоящего этапа рекомендуется изучить литературу [5— 7], в которой описываются конструкции, технология изготовления тонкопленочных микросхем и акустоэлектронных устройств, уяснив при этом особенности технологии изготовления последних. Руководствуясь ГОСТ 17467—79, необходимо попытаться подобрать корпус, который выпускается специализированным предприятием для ИМС. С целью обеспечения экранировки фильтра рекомендуется использовать металлостеклянные корпуса первого

В табл. 12.2 приведены материалы, наиболее широко используемые для изготовления тонкопленочных резисторов.

Основным достоинством этого способа является исключение влияния атмосферного воздуха на процесс изготовления тонкопленочных слоев. К недостаткам способа можно отнести: сложность технологической оснастки, которая в условиях высоких вакуума и температур может работать не совсем надежно, трудность проведения межоперационного контроля, возможность взаимного загрязнения слоев.

13-7. Технологическая схема изготовления тонкопленочных ре-. зисторов.

Керметы используются для изготовления тонкопленочных резисторов с целью расширения диапазона сопротивлений по сравнению с получаемыми из металлов и сплавов. Из табл. 13-2 видно, что керметы обладают высокими значениями поверхностного сопротивления.

13-5. Пример анализа точности изготовления тонкопленочных резисторов

Из многообразия соединений, используемых для изготовления тонкопленочных конденсаторов, наиболее перспективными, по-видимому, являются стеклообразные материалы. Преимущества этого класса веществ состоят в широких возможностях подбора и управления основными механическими, тепловыми, электрическими и оптическими свойствами этих пленок путем изменения состава стекла.