Технология тонкопленочных имс

Применение:

1. изготовление ИМС на отдельной подложке обеспечивает высокое качество пассивных элементов и высокосоставных.

2. технология подготовки персонала проста и требует меньших затрат

3. использование любых навесных активных элементов

4. изготовление изделий большой мощности

5. возможность предварительных испытаний и пассивных компонентов

Основные конструкции и схемы элементов и компонентов толстопленочных и тонкопленочных ИМС : корпус, диэлектрическая подложка, пленочные резисторы, конденсаторы, проводники и контактные площадки, навесные бескорпусные приборы, интегральные схемы, пассивные компоненты.

В подложке ТГИС.

Материал геометрических размеров и состояния поверхности подложек во многом определяет количество, формируемых элементов и надежность функциональных ИМС и микросборок.

Для маломощных ИМС применяют боросиликатные и алюмосиликатные стекла.

А для мощных ГИС – применяют керамит и поликор, для особо мощных применяют берилловую керамику, теплопроводность которой в 200-250 раз больше стекла (но есть недостаток – шероховатость).

Фотосетал – материал, полученный путем кристаллизации светочувствительного стекла.

Габаритные размеры стандартизированы ГОСТ 174.67-88 (размеры баз подложки 90х120 или деление на части кратно 2-3, что дает ряд типа размеров соответствующих размерам мест в корпусах.

Перед нанесением пленок, подложка подвергается очистке. Способы : механическая, в ультразвуковой ванне с инертной жидкостью, химический отжиг в вакууме, очистка ионной и электронной бомбардировкой.

Пассивные тонкопленочные элементы имс

1. Резисторы (Свойства тонкопленочных резисторов определяются материалами и условиями осаждения)

ρ_s = 10…10000 Ом/квадрат

1,1-0,8 микрон – толщина пленки

Материалы:

- хром, нихром

- кернет

- силицидные сплавы

2. токоведущие элементы (Откладки конденсаторов, межсоединения, контактные площадки)

Широко применяются пленки меди или алюминия с подслоем защищенным никелем или золотом.

Для ГБИС используют золото с подслоем хрома, нихрома, для хорошей адгезии, промежуточный слой обеспечивает высокую адгезию, а золото – нужную проводимость.

3. конденсаторы

основные материалы – золото, алюминий, медь, имеющие нужную адгезию к подложке.

Для предотвращения окисления меди, ее поверхность покрывают золотом или серебром.

Для диэлектрической изоляции променяют пленки моноокислов кремния и германия.

Основной материал защиты ГИС – это фоторезист ФН-103 моноокисла кремния.

Методы формирования конфигураций тонкопленочных элементов

Совокупность операций технологического маршрута производства ГИС включает в себя:

1. подготовка поверхности подложки

2. нанесение пленок на подложку

3. формирование конфигураций тонкопленочных элементов

4. монтаж и сборка навесных компонентов

5. защита и герметизация ГИС от внешней среды

Важны контрольные операции, а также подготовка производства, а именно изготовления компонента массы и фотошаблона, приобретение, изготовление, вход контрольных компонентов ГИС и исходных материалов.

Тонкие проводящие и резистивные и диэлектрические пленки наносят на подложку термическим испарением в вакууме, катодным или ионно-плазменным напылением, химическим или электрохимическим осаждением.

Для формирования рисунков пленок используют методы:

1. масочный, когда соответствующие материалы напыляют на подложку через маску

- съемная маска – лента берилловой бронзы 0,1-0,2 мм (сверху никель – 10 микрон)

- контактная (слой меди 0,3-05 микрон)

2. фотолитографический – пленка наносится на поверхность подложки, а затем вытравливается с участков незащищенных фоторезистом.

3. электронно-лучевой – определенные участки пленки удаляют с подложки по заданной программе под воздействие заданного луча

4. лазерный – аналогично электронно-лучевому, только с использованием лазера

При массивном производстве при масочном методе точность ± 5%.

Основные методы подготовления тонкопленочных резисторов:

- механический (точность 1%)

- лазерный (точность 0,1-0,5%)

При лазерной подготовке так же как и при механической удаляется часть проводящей пленки, что приводит к увеличению сопротивления.