Вакуумного напыления

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.

Наряду с монокристаллическими широкое применение находят пленочные датчики, которые получают нанесением на диэлектрическую подложку (слюда, керамика и др.) тонких пленок из. исходного материала методом вакуумного испарения. Эти датчики обладают высоким внутренним сопротивлением и чувствительностью, что обеспечивает хорошее согласование с нагрузкой.

6. Поверхность С покрыть методом вакуумного испарения алюминием А199 ГОСТ... толщиной 0,2 мкм с подслоем ванадия V99 ГОСТ... толщиной 0,2 мкм.

вокупность нескольких бескорпусных полупроводниковых микросхем, установленных на одной диэлектрической подложке, соединенных меж^ ду собой проводниками и заключенных в герметизированный корпус *nJt зависим„ости от сп°соба нанесения пленок на поверхность диэлектрической подложки и их толщины различают тонкопленочные (толщина пленок менее 1 мкм) и толстопленочные (толщин" более 1 мкм) гибридные микросхемы. Помимо количественных существуют и качественные различия, определяемые технологией изготовле-пп1ПН°Кп Тонкопленочные элементы формируют, как правило, с а то™^комического вакуумного испарения и ионного распыления, а толстопленочные элементы наносят на подложку методом трафаретной печати с последующим вжиганием. V Ф Н H™uu°KOe использование гибридных микросхем обусловлено срав-^о™гтНпеВЫС°КИМИ пеРвоначальными затратами при организации производства, возможностью применения разнообразных компонентов

Для нанесения металлических покрытий используют: методы химического осаждения из растворов, горячего погружения детали в расплав, вакуумного испарения, катодного распыления, электронно-лучевого напыления и гальванические. Окисные и фосфатные покрытия получают методами анодного окисления в электролите, химической и электрохимической обработкой в солевых растворах. Пластмассовые покрытия создают окунанием в холодный жидкий компаунд или в горячий расплав, пульверизацией суспензии на поверхность детали, помещением нагретой детали в псевдоожиженный слой полимерного порошка, осаждением из газовой фазы, газоплазменным и электростатическими методами, плакированием плоских деталей. Лакокрасочные покрытия выполняют пневматическим и электростатическим распылением, струйным обливом, нанесением в псевдокипящем слое порошковых лакокрасочных материалов.

ВАКУУМНОГО ИСПАРЕНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ

вакуумного испарения и конденсации ...... 31

Устройство диода Шоттки показано на 11-13. На пластину низкоомного кремния (область п+) наращивается тонкий (несколько микрометров) эпитаксиальный слой более высокоомного кремния с концентрацией примесей порядка 1016 см"3 (область п). На поверхность этого слоя методом вакуумного испарения осаждается слой металла. Площадь перехода обычно очень мала (20—30 мкм в диаметре), и барьерная емкость не превышает 1 пФ.

родов методом вакуумного испарения формируется пленочный слой люминофора — сернистого цинка ZnS, активированного примесями меди Си и марганца Мп, а затем — металлический электрод МЭ. На другом прозрачный электрод наносится фоторезистивный слой сульфида кадмия с центрами чувствительности из атомов меди CdS : Си, а на него напыляется металлический электрод МЭ гребенчатой структуры. Тонкопленочный люминофор — светоизлучатель СИ оптопары может работать при малом напряжении постоянного тока. Свечение обусловлено возбуждением атомов марганца в люминофоре «горячими» электронами, образующимися в гетеропереходе p-Cu2S — n-ZnS(Mn) в поверхностном слое пленки. Световой поток распространяется в направлении фотоприемника оптопар ФП фоторезистора через стеклянную подложку и прозрачные электроды, образующие оптическую среду.

Устройство диода Шоттки показано на 11-13. На пластину низкоомного кремния (область п+) наращивается тонкий (несколько микрометров) эпитаксиальный слой более высокоомного кремния с концентрацией примесей порядка 1016 см"3 (область п). На поверхность этого слоя методом вакуумного испарения осаждается слой металла. Площадь перехода обычно очень мала (20—30 мкм в диаметре), и барьерная емкость не превышает 1 пФ.

получать двумя путями: осаждением на подложку проводящей спирали через соответствующую маску методом вакуумного испарения ( 4.17) и изготовлением миниатюрной торроидальной катушки с магнитным сердечником. Характеристики пленочной спирали из 20 витков диаметром 8,3 мм, осажденной на стеклянной подложке и на кремнии с удельным сопротивлением 50 Ом-см, приведены в табл. 4.4.

Создание гибридных тонкопленочных ИС основано на ТП термического и вакуумного напыления и распыления материалов с помощью ионной бомбардировки. Производство толстопленочных ИС (толщиной более 1 мкм) основано на нанесении элементов способом сеткографической печати, т. е. путем продавливания смеси мелкодисперсионных порошков соответствующих материалов (резистивных, диэлектрических, проводящих) через сетчатый трафарет с последующей сушкой, вжиганием и подгонкой толстопленочных элементов.

Стеклообразные полупроводники могут быть изготовлены как в виде объемных образцов методом охлаждения расплава, так и в виде тонких пленок, получаемых различными методами вакуумного напыления.

Для присоединения методом перевернутого кристалла на его контактных площадках создают ОВ. Наиболее распространенный способ формирования ОВ на кристалле — электрохимический, хотя его недостатки общеизвестны: трудность нанесения однородного покрытия достаточной толщины, контроля состава припоя, выдерживания размеров ОВ из-за гальванического разрастания, ухудшения параметров ИМС. Материалы ОВ — медь с подслоем хрома, никеля, титана и с покрытием сплавами олова или золото. Метод вакуумного напыления этих материалов неприемлем из-за значительных механических напряжений в осажденном слое большой толщины (20 — 50 мкм).

дами тонкопленочной или толстопленочной технологии. Более распространенная тонкопленочная технология включает методы термического вакуумного напыления, а также катодного и ионноплаз-менного распыления.

7-МОП — технология, предусматривающая создание V-образ-ных канавок на поверхности полупроводниковой пластины. На боковых поверхностях этих канавок располагаются МОП-транзисторы с очень короткими каналами (не более 3—6 мкм), что позволяет довести быстродействие полевых транзисторов до 5—20 не. Во всех этих технологиях для соединения элементов между собой применяют золотые или алюминиевые пленки, получаемые методом вакуумного напыления через маску соответствующей формы.

2.1. Технологический маршрут изготовления ГИС, содержащей резистор, конденсатор, проводники и навесной компонент, методом вакуумного напыления пленок через съемные маски:

Конструктивно фоторезистор ( 7.3,а) представляет диэлектрическую пластину } (стекло, керамика), на которую методом вакуумного напыления или химического осаждения нанесен слой фоторезиста 2 . Фоторезист мо-

После изготовления всех элементов (транзисторов, диодов, резисторов и др.) полупроводниковых ИМС необходимо создать межэлементные соединения, формирующие окончательную структуру принципиальной схемы определенного назначения, а также контактные площадки для подсоединения внешних выводов корпуса. Для этого предварительно окисленную поверхность пластины кремния покрывают слоем осажденного алюминия (например, методом вакуумного напыления) толщиной 0,5—2 мкм, который после заключительной операции фотолитографии через окна фоторезиста в ненужных местах стравливают. На поверхности полупроводника остается требуемый рисунок алюминиевых проводников шириной около 10 мкм и контактные площадки. Соединение контактных площадок с выводами корпуса осуществляют в большинстве случаев с помощью золотых проволочек диаметром 25—50 мкм ультразвуковой или термокомпрессионной сваркой.

Тонкие пленки наносят на подложку с использованием различных технологических методов, которые в сочетании с методом фотолитографии позволяют получить резисторы требуемой конфигурации и размеров. Наиболее широко применяются методы вакуумного напыления и катодного или ионно-плазменного распыления. Диапазон номинальных значений тонкопленочных резисторов при приемлемых размерах составляет от 100 Ом до 50 кОм при номинальной мощности 0,2 Вт.

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.

шой. Кроме того, из-за значительной длины выводов недопустимо (для быстродействующих схем) увеличиваются омическое сопротивление выводов (более 0,5 Ом) и паразитная емкость (более 5 пФ). Выходом из положения является использование корпусов типа 5 с выводами, расположенными по периметру (периферии) или по всей площади основания (см. 1.16, тип 5; табл. 1.3). Такие корпуса в нашей стране называют микрокорпусами (периферийными и матричными), а за рубежом — кристаллодержателями или кристал-лоносителями. В тех случаях, когда корпус выполнен из материала с малой теплопроводностью (например, из полимерного материала), в него могут быть введены теплоотводящие шины ( 1.18). Бескорпусные элементы являются объектом отраслевой стандартизации. Они имеют малые габариты ( 1.19) и массу и используются в составе микросборок или герметизированных блоков (часто для бортовых РЭС и РЭС СВЧ). Выводы бескорпусных элементов выполняются в виде контактных площадок, могут быть проволочными или балочными. В ряде случаев бескорпусные элементы располагаются на ленточном пленочном носителе ( 1.20), что облегчает их контроль, электротренировку, автоматизацию сборки и монтажа. Лентой-носителем служит тонкая (толщиной 0,05 ...0,15 мм) пластмассовая (поли-имидная, полиэфирная и др.) одно-, двух-, трехслойная пленка (лента) шириной 8...70 мм. Полиимидные ленты обладают высокой термостойкостью (возможен их кратковременный нагрев до 400° С), а также стабильными физическими и химическими свойствами при воздействии кислот. Кроме того, их можно подвергать селективной химической обработке и использовать в качестве подложек для вакуумного напыления металлических пленок. Полиэфирные пленки Mylar на основе полиэтилентереф-