Формирование рисунка тонкопленочных элементов

Создание рисунка тонкопленочных элементов при изготовлении МСБ, как правило, осуществляется с помощью метода фотолитографии либо съемной биметаллической маски.

Метод фотолитографии основан на селективном травлении предварительно осажденных пленочных материалов с использованием (для маскирования нужных участков) светочувствительного материала - фоторезиста. Фотолитографический метод точнее масочного и широко применяется в серийном и массовом производстве тонкопленочных МСБ, не содержащих пленочных конденсаторов.

Масочный метод применяется обычно для получения рисунка (конфигурации) тонкопленочных элементов МСБ при нанесении пленок термическим испарением в вакууме, т.е. рисунок пленочных элементов получают одновременно с осаждением пленок. Этот метод основан на экранировании части подложки от потока частиц осаждаемого вещества с помощью специально изготовленной свободной (существующей отдельно от подложки) маски. Свободная маска представляет собой тонкую пластину с отверстиями, очертания и расположение которых соответствуют необходимой конфигурации осаждаемой плёнки. Свободную маску укрепляют в маскодержателе, который обеспечивает ее фиксированное положение по отношению к подложке и полный контакт с ней. Осаждение испаряемого вещества на подложку происходит только в незакрытых ее местах. Свободные маски имеют ограниченный срок использования (35 - 65 процессов осаждения) в зависимости от плотности и сложности конфигураций окон в маске. Кроме того, с помощью маски невозможно получать конфигурации типа спирали, меандра, кольца.

Биметаллические свободные маски состоят из нескольких слоев. Один, более толстый слой (толщиной примерно 100 мкм) из бериллиевой бронзы, служит основанием, в котором изготавливают (обычно методами фотопечати со сквозным протравливанием) сквозные отверстия заданной конфигурации, после чего с двух сторон основания наносят электрохимическим методом более тонкие слои (около 7 мкм) из никеля, обеспечивающего жесткость маски и точность рисунка ее окон.

Несмотря на преимущества фотолитографии, существуют технологические ситуации, когда применить ее невозможно, например, при изготовлении тонкопленочных конденсаторов с диэлектриками типа SiO, nSiO₂mB₂O3 и др., которые поддаются травлению только в активно реагирующем с остальными материалами (включая подложку) травителе. В единичном производстве, а также при изготовлении макетных образцов изделий использование масок экономически оправдывается.

Домашнее задание

1. Ознакомиться с описанием лабораторной работы.

2. Подготовить начальную часть отчета, содержащую титульный лист, цель работы и краткие теоретические сведения.

3. Указать в начальной части отчета контролируемые технологические параметры и параметры, оценивающие качество изготовленного изделия

4. Составить структурные схемы технологических процессов получения тонких пленок с учетом использования масочного и фотолитографического методов получения конфигураций резисторов и коммутирующих элементов.

5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

6. Иметь калькулятор