ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тонкопленочные микросхемы из "Вакуумное нанесение тонких пленок" Наиболее широко распространенными тонкопленочными микросхемами являются гибридные микросхемы. При их изготовлении на подложку из изоляционного материала путем термического испарения в вакууме, катодного или ионно-плазменного распыления наносят пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, проводники), а затем к ним припаивают или приваривают полупроводниковые микроэлементы (диоды и транзисторы). [c.32] При таком методе изготовления тонкопленочных микросхем удается получить сравнительно высокую плотность монтажа при минимальном весе и размерах и сократить общее число соединений, использующих пайку и сварку, так как они применяются только для подсоединения активных микроэлементов (диодов и транзисторов), в то время как пассивные элементы прочно и надежно соединяются между собой непосредственно в процессе их изготовления. Регулируя процесс осаждения пассивных элементов, добиваются их оптимальных параметров и высокой точности номиналов. [c.32] Перед напылением маску и подложку закрепляют в специальных держателях и помещают в откачиваемый объем. Подложку нагревают до требуемой температуры и затем по очереди плотно прижимают к ней маски, через которые производят напыление. [c.33] На рис. 1-10 показана последовательность изготовления пленочной микросхемы мультивибратора. [c.33] Напыление отдельных элементов мультивибратора производят в следующей последовательности. Сначала напыляют резисторы, для чего используют смесь хрома и кремния (75% Сг и 25% 81), имеющую сопротивление 2 ООО ом/квадрат. Используя мостовую измерительную схему, выдерживают заданное значение сопротивления с точностью 1 %. При достижении требуемого сопротивления испаритель закрывают заслонкой и отключают. [c.33] Нижние обкладки конденсаторов и проводники напыляют через вторую маску, используя низкоомную пленку хрома, испаряемую с вольфрамовой спирали. Через третью маску напыляют слой диэлектрика в виде моноокиси кремния, испаряемой из молибденовой лодочки. Через четвертую маску напыляют верхние обкладки конденсаторов и соединительные проводники. [c.33] Через пятую маску напыляют выводные электроды в виде толстых слоев меди. Затем для предотвращения окисления подложку охлаждают и вынимают из вакуумной камеры. Для улучшения стабильности сопротивлений и емкостей, если они будут работать при повышенных температурах, после напыления производят термообработку микросхемы в окислительной среде при температуре около 300° С. После термообработки к выводным электродам присоединяют медные луженые проводники и на микросхему наносят слой защитного лака, чем и заканчивается изготовление ее пассивной части. Завершающим этапом изготовления микросхемы является припайка или приварка транзисторов и герметизация законченной микросхемы. [c.34] Подложки, Материал подложки должен иметь гладкую поверхность, быть химически инертен, обладать высокой механической и электрической прочностью и высокой теплопроводностью, значения коэффициентов термического расширения материала подложки и напыляемых слоев должны быть по возможности близки. [c.34] Очень трудно подобрать материалы для подложек, которые бы в равной мере удовлетворяли всем перечисленным требованиям. Физико-химические свойства некоторых материалов, применяемых в качестве подложек, приведены в табл. 1-3. [c.34] Применение щелочных стекол ограничено нестабильностью их свойств, поскольку при нагреве в электрическом поле наблюдается интенсивное выщелачивание. Недостатком стекол является плохая теплопроводность, что не позволяет их применять при повышенных мощностях нагрева. При интенсивном нагреве предпочтительнее использовать стекло Пирекс , а также кварц и кварцевое стекло. [c.34] Главным преимуществом керамических подложек перед стеклянными является их высокая теплопроводность. Так, керамика на основе окиси бериллия имеет в 200—250 раз большую теплопроводность, чем стекло. Однако даже незначительная добавка некоторых примесей (например, окиси алюминия) резко снижает ее теплопроводность. [c.35] Степень шероховатости керамики зависит от процесса ее изготовления. Микронеровности необработанной керамики достигают нескольких тысяч ангстрем и значительно снижаются после полировки, однако полировка может загрязнить поверхность и изменить свойства керамики. [c.35] Значительное снижение шероховатости достигается путем глазурования поверхности керамики тонким слоем бесщелочного стекла. При этом высокая теплопроводность керамической основы сочетается с гладкой поверхностью стеклянной глазури. Ниже приводится сравнение микрорельефа некоторых сортов стекол и керамики. [c.35] Ситалл по свойствам превосходит исходное стекло. В зависимости от состава и способа обработки его можно получить прозрачным и непрозрачным. В отличие от большинства высокопрочных тугоплавких кристаллических материалов ситалл обладает хорошей ковкостью (гибкостью) при формовании. Его можно прессовать, вытягивать, выдувать, прокатывать и отливать центробежным способом. [c.36] Коэффициент линейного расширения у различных марок ситаллов может меняться от отрицательной величины до 120 10 . Температура деформации ситалла выше, чем температура начала размягчения исходного стекла. Материал выдерл ивает резкие перепады температур в воздушной среде (от +700 до —60°С). [c.36] Ситалл обладает высоким электрическим сопротивлением, которое уменьшается с повышением температуры до 400° С. По электрической прочности он не уступает лучшим видам вакуумной керамики. По механической прочности ситалл в 2—3 раза прочнее стекла. Он имеет такое же сопротивление изгибу, как отожженный алюминий, и большее, чем титан и нержавеющая сталь. Ситалл имеет высокую сопротивляемость истиранию и низкие диэлектрические потери, которые незначительно меняются с повышением температуры до 400° С, обладает химической стойкостью к воде и кислотам. Ситалл не порист, дает очень незначительную объемную усадку, газонепроницаем и имеет малую газоотдачу при высоких температурах. [c.36] Фотоситалл — это стеклокристаллический материал, получаемый путем кристаллизации светочувствительного стекла. Он металлизируется при вжигании различных металлических паст, содержащих золото и серебро, а также при никелировании и меднении. [c.36] Тщательная очистка поверхности подложек перед напылением на них тонкопленочных слоев является непременным условием технологического процесса, поскольку из-за малой толщины пленки любое загрязнение ухудшает условия конденсации и влияет на текстуру образца. [c.37] Подложки очищают до и после помещения в вакуумную камеру. Наиболее детально исследованы способы очистки стеклянных подложек. До помещения в вакуумную камеру стеклянные подложки обрабатывают кислотами или специальными растворителями [Л. 6] или промывают в растворе едкого кали или едкого натра с последующей обработкой в смеси, состоящей из размельченного двухромовокислого калия, растворенного в концентрированной серной кислоте (хромпике). Более эффективная очистка достигается промывкой в течение 1—2 мин в 1—2%-ном растворе плавиковой кислоты с последующей многократной промывкой в воде. Перед установкой подложки в вакуумную камеру иногда применяют дополнительную очистку активированным углем. Для этого стекло в течение 1—2 мин протирают порошком активированного угля, нанесенного на фильтровальную бумагу или ватный тампон [Л. 4]. Кроме этих способов, применяется травление в соляной кислоте, обработка в парах изопропилового спирта, очистка с помощью ультразвука в растворе перекиси водорода и др. [c.37] Эффективным способом очистки является ионная бомбардировка поверхности подложки в тлеющем разряде, для чего в напылительных установках предусматривают особые электроды, к которым от маломощного высоковольтного источника подводится напряжение в несколько киловольт. Электроды изготавливаются из алюминия, который имеет самую низкую скорость распыления среди металлов. [c.38] Вернуться к основной статье