3. Основные технологические операции при производстве гибридных имс: получение подложки, ее первичная обработка.

При производстве различных типов гибридных интегральных микросхем технологический процесс может содержать различные операции (это во-первых зависит от выбранной технологии - тонкопленочной или толстопленочной, во-вторых от того, какие пассивные элементы используются в схеме - есть ли, например, пленочные конденсаторы). В курсе «Микроэлектроника и микросхемотехника» изучается технологический процесс производства гибридных ИМС по тонкопленочной технологии и содержащие из пленочных элементов только резисторы.

Основные операции при производстве гибридных ИМС:

1. Получение подложки;

2. Очистка подложки от химических и физических загрязнений;

3. Нанесения резистивной пленки;

4. Нанесение проводящей пленки;

5. Фотолитография и травление;

6. Лужение контактных площадок;

7. Контроль и подгонка резисторов;

8. Установка и распайка компонентов;

9. Установка платы в корпус и распайка выводов;

10. Герметизация;

11. Выходной контроль;

Рассмотрим более подробно эти операции.

Получение подложки.

Подложка для гибридных ИМС должна обладать хорошими диэлектрическими, механическими и температурными свойствами, т.е. подложка должна иметь малый температурный коэффициент линейного расширения, высокую механическую прочность, большое удельное сопротивление.

Подложку гибридных ИМС изготавливают из боросиликатных и алюмосиликатных стекол, но наибольшее распространение получил ситалл.

Ситалл - продукт кристаллизации стекла с очень мелким (0.01-1мкм) и равномерно распределенными по объему кристалликами, сросшимися друг с другом или соединенными тонкими прослойками остаточного стекла. Ситаллы - плотные материалы от белого до коричневого цвета, отличающиеся повышенной механической прочностью и химической стойкостью, а также сочетающие высокие диэлектрические и температурные свойства. Большинство ситаллов представляют собой материалы, полученные на основе следующих композиций:

Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂.

Важной характеристикой диэлектриков является поверхностная электропроводность. Физические процессы происходящие на поверхности диэлектрика связаны с образованием адсорбированных слоев влаги и газов. Для обнаружения заметной поверхностной электропроводности достаточно, чтобы на поверхности диэлектрика был тонкий слой влаги. Кроме того, поверхностная электропроводность диэлектриков существенно зависит от количества и характера загрязнения, дефектов поверхности, а также от влажности окружающей среды. Для снижения поверхностной электропроводности диэлектриков необходимо тщательно обрабатывать их поверхность и очищать её от загрязнения. Следовательно, важное значение приобретает второй этап при производстве гибридных ИМС - очистка подложки от химических и физических загрязнений.

Очистка подложки от химических и физических загрязнений.

Этот этап производства включает в себя такие операции, как:

шлифовка;

полировка;

обезжиривание;

промывка в особо чистой воде;

Шлифовка и полировка диэлектрической подложки необходимы для получения ровной поверхности. При неровной поверхности на подложке скапливаются различные вещества ухудшающие диэлектрические свойства подложки, кроме того при тонкопленочной технологии, неровность подложки приведет к дефектам напыляемых пленок. Также, от качества поверхности и её чистоты зависят адгезионные свойства подложки (способность обеспечивать крепкое соединение с наносимыми пленками).

При обезжиривании используются различные растворители - органические соединители, способные растворять жиры, масла, воски, смолы, углеводороды (бензол, толуол, ксилол) или их смеси (бензин, лигроин, керосин, скипидар), а также используются различные спирты и некоторые другие растворители.

Для окончательного удаления загрязнений и самих растворителей, используется промывка в воде. Так как в воде растворимы многие соли, оксиды, кислоты и щелочи, природная вода никогда не может быть совершенно чистой и не может быть использована для отмывки пластин. Для этих целей используется особо чистая вода: дистиллированная - для предварительной отмывки и деионизованная (ионообменную) для финишной.

Дистиллированная вода, получаемая многократной дистилляцией, содержит небольшое количество примесей (сухой остаток равен 5мг/л) и её электрическое сопротивление не превышает 100кОмсм.

Деионизованную воду получают методом ионного обмена, сущность которого состоит в том, что в системе вода-ионит происходит обмен ионами. В воде всегда содержатся катионы железа, меди, кальция и т.п. и анионы хлоридов, сульфидов, бикарбонатов. Для очистки воды от них используют иониты - специальные катионовые и анионовые смолы. Удельное сопротивление деионизованной воды марки А -20Момсм, а марки Б - 1Момсм.