Тонкопленочного резистора

Повышение требований к качеству ПП и стабильности их параметров привело к созданию ПП и МПП на керамических и полиимидных основаниях. Для изготовления таких плат применяются многочисленные методы, основанные на тонко- и толстопленочной технологии. При использовании тонкопленочной технологии диэлектрические и токопроводящие слои наносят с помощью одного из методов вакуумного испарения, которые характеризуются разнообразием применяемых материалов и возможностью создания многослойных структур в одном технологическом цикле. Недостатками метода являются низкая производительность, сложность технологического оборудования, необходимость вакуума.

достигнуть уменьшением ширины дорожки и уменьшением расстояния между дорожками. Минимальная ширина дорожки ограничивается технологическими трудностями обработки тонкого сердечника для головок. Для повышения поперечной плотности применяют головки, изготовленные на основе тонкопленочной технологии. Следует учитывать, что при уменьшении расстояния между дорожками увеличиваются перекрестные электромагнитные наводки в головках.

Управление токовыми МСЛ. Токовые МСЛ создаются двухпроводными плоскими продвигающими обмотками (петлями), с током, накладываемыми на поверхность пластины или подложки ( 8.1). Для получения таких схем пользуются методами тонкопленочной технологии. При пропускании по петле тока возникает местное магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем ЦМД, втягивает его под петлю. Для «захвата» ЦМД необходимо, чтобы местное поле частично перекрывало домен. Это требование в некоторой степени обусловливает размеры петель. Изображенная на 8.1 схема обеспечивает двухмерное перемещение ЦМД, т. е. путем подачи в соответствующей последовательности импульсов тока в шины Х; и Yt можно переместить и зафиксировать ЦМД в любой точке схемы (на 8.1 домен находится в точке А).

В последнее время в микроэлектронике широко используют си-таллы. Для получения этого класса материалов в расплав, в котором при данных условиях центры кристаллизации отсутствуют, их искусственно вводят, например, в виде инородных частиц. Такие материалы обладают заранее заданными свойствами. Пластины из ситалла могут служить не только подложками, но и при тонкопленочной технологии коммутационными платами, на которые разводку наносят вакуумным термическим или ионно-плазменным напылением. Керамику обычно получают из смеси специально подобранных оксидов, которую термообрабатывают при высоких температурах, не доводя ее до плавления. Это значительно удешевляет технологический процесс, позволяет использовать оксиды, имеющие высокие температуры плавления, и предварительно до высокотемпературной обработки формовать изделия прессованием, литьем керамической массы и другими способами.

При использовании тонкопленочной технологии для изготовления коммутационных плат с высокой разрешающей способностью предъявляются высокие требования к качеству фотошаблонов (точность совмещения слоев на поле 150 мм составляет ±5 мкм, точность выполнения линий ± 1 мкм). При тиражировании фотошаблонов удобно использовать управляемые ЭВМ координатографы (графопостроители) и фотонаборные установки. На этапе опытного-производства при составлении ограниченного числа описаний топологии невысокой сложности при объеме информации до 42 тыс. точек целесообразно применение полуавтоматической системы изготовления фотошаблонов: разработка топологии и кодирование информации вручную, обработка информации, изготовление фотошаблонов и чертежей с помощью ЭВМ. Используемое оборудование — ЭВМ типа 1020 или 1033, графопостроитель ЭМ-712, координатосъем-щик ЭМ-709, координатографы типа ЭМ-703 или КПА — обеспечивает объем работы по оснащению производства необходимыми инструментом и документацией. Система технического обеспечения в настоящее время достаточна гибка, например она позволяет отказаться от координатографов при изготовлении фотошаблонов и использовать более высокопроизводительные фотомонтажные (типа М-2005 или ЭМ-538) и микрофотонаборные (типа ЭМ-549 или ЭМ-559) установки.

Создание резистивно-коммутационных тонкопленочных элементов на анодированных алюминиевых подложках осуществляется с помощью обычных приемов тонкопленочной технологии. К особенностям, которые определяют специфику технологического процесса, можно отнести следующее:

Гибридно-пленочные аналоговые микросхемы изготовляются преимущественно методами тонкопленочной технологии.

По надежности и плотности упаковки микросборки уступают полупроводниковым БИС, но могут их превосходить по функциональным возможностям и степени интеграции. Они используют преимущества полупроводниковой и тонкопленочной технологии, могут быть использованы ИМС любого уровня интеграции и прецизионные пассивные компоненты.

Анализ, выполненный в [26], показывает, что при использовании бескорпусных ИМС достаточно двух слоев проводников. При этом коммутационная структура формируется методами тонкопленочной технологии. С увеличением степени интеграции применяемых ИМС число слоев увеличивается до трех—шести, для которых целесообразно применять многослойную систему коммутации, изготовляемую по толстопленочной технологии на керамической основе.

Прямоугольные конденсаторы, имеющие боковую сторону, луженую припоем, соединяются с контактными площадками наплывом припоя ( 5.12, б). Площадь посадочного места при этом ограничивается контуром, проведенным по внешним краям контактных площадок. Такой способ крепления рекомендуется применять в тонкопленочной технологии.

В случае тонкопленочной технологии микроконденсатор крепится к подложке эпоксидной смолой, а его боковые металлизированные грани соединяются с контактными площадками гибкими проводниками ( 5.12, а).

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.

Если, например, уменьшить ширину резистора в 2 раза, то для получения того же значения сопротивления потребуется в 2 раза уменьшить его длину, а при этом площадь и емкость уменьшатся в 4 раза. Так как сопротивление слоя тонких пленок больше сопротивления слоя диффузионных областей, то площадь тонкопленочного резистора меньше площади диффузионного при том же значении сопротивления. В результате паразитная емкость тонкопленрчных резисторов получается на порядок меньше, чем у диффузионных, используемых в ИМС, а предельная частота, на которой их можно использовать, — больше.

Влияние качества поверхности подложки очень важно учитывать при изготовлении тонкопленочных резисторов и конденсаторов. Сопротивление тонкопленочного резистора является функцией шероховатости подложки, если эта шероховатость, по меньшей мере, равна толщине резистивного слоя. На различных подложках можно получить одинаковые значения поверхностных сопротивлений только при условии, что шероховатость их поверхности одинакова. При изготовлении тонкопленочных конденсаторов во избежание электрического пробоя диэлектрика шероховатость подложки должна быть значительно меньше. В тех случаях, когда требуется особо гладкая поверхность подложки (например, при более высоких частотах), применяют сапфир.

Rs, Ом/квадрат. Поскольку Rs не зависит от величины квадрата, сопротивление тонкопленочного резистора при данном значении определяется как отношение длины к ширине пленки:

Поскольку сопротивление тонкопленочного резистора

Из равенств (13-9) и (13-М) видно, что с увеличением расстояния А от центра подложки до ее периферии сопротивление тонкопленочного резистора растет по параболическому закону.

Таким образом, при наличии неслучайного слагаемого в общей сумме частных погрешностей сопротивления тонкопленочного резистора, меняющегося по подложке от центра к ее периферии, полное распределение градиентной погрешности сопротивления отличается от закона Гаусса, причем характер распределения должен получаться асимметричным, как это показано на 13-12.

13. Рассчитайте геометрические размеры тонкопленочного резистора из нихрома по следующим данным: сопротивление резистора R = 1 кОм; мощность рассеяния Р = 0,01 Вт.

Влияние качества поверхности подложки очень важно учитывать при изготовлении тонкопленочных резисторов и конденсаторов. Сопротивление тонкопленочного резистора является функцией шероховатости подложки, если эта шероховатость по меньшей мере равна толщине резистивного слоя. На различных подложках можно

На 1.7 показана зависимость распределенной емкости цилиндрического тонкопленочного резистора со спиральной нарезкой от коэффициента формы.

Из выражения для сопротивления тонкопленочного резистора видно, что теоретически можно добиться бесконечно большого сопротивления даже в пленках благородных металлов, уменьшая их толщину. На практике добиться высокого поверхностного сопротивления пленок высокопроводящих материалов (Аи, Си, Ag) не удается в связи с физическими законами образования пленок.

в которой имеются фазы металлов Сг и Fe, а также химические соединения хромистого железа (FeCr), окисла железа (Fe2O3) и окисла хрома (Сг2О3). На 13 приведены характеристики тонкопленочного резистора из сплава МЛТ-ЗМ с удельным поверхностным сопротивлением 300 Ом/П в зависимости от температуры подложки и испарителя.