- •7. Технология изготовления микросхем
- •7.1. Общие сведения о микросхемах и технологии их изготовления
- •7.2. Изготовление монокристалла полупроводникового материала
- •7.3. Резка монокристалла и получение пластин
- •7.4. Изготовление фотошаблонов
- •7.5. Полупроводниковые микросхемы
- •1.6. Легирование методом термической диффузии примесей
- •7.8. Проектирование полупроводниковых резисторов в имс
- •7.9. Фотолитография
- •Подготовка поверхности
- •Нанесение фотослоя
- •Совмещение и экспонирование
- •Проявление
- •Травление
- •7.10. Расчет топологических размеров областей транзистора
- •7.11. Осаждение тонких пленок в вакууме
- •Термическое вакуумное напыление
- •Распыление ионной бомбардировкой
- •7.12. Тонкопленочные резисторы
- •7.13. Основы толстопленочной технологии
- •7.14. Коммутационные платы микросборок
- •Тонкопленочные платы
- •Толстопленочные платы
- •7.15. Крепление подложек и кристаллов
- •7.16. Электрический монтаж кристаллов имс на коммутационных платах микросборок
- •Проволочный монтаж
- •Монтаж жесткими объемными выводами
- •Микросварка
- •Микросварки
- •Изготовление системы объемных выводов
- •7.17. Герметизация микросхем и микросборок
- •Бескорпусная герметизация
- •Корпусная герметизация микросхем
- •Контроль герметичности
- •Контрольные вопросы
7.14. Коммутационные платы микросборок
Коммутационная плата микросборки представляет собой миниатюрный аналог многослойной ПП. На поверхности коммутационных плат монтируются компоненты микросборки — бескорпусные интегральные МС (кристаллы), микроплаты с группой интегральных тонкопленочных резисторов (согласующих входы и выходы ИМС), одиночные объемные миниатюрные конденсаторы (в качестве развязывающих элементов). Высокая плотность монтажа требует и высокого разрешения коммутационного рисунка. В отличие от ПП его получают путем осаждения тонких пленок в вакууме с последующей фотолитографией, или по толстопленочной технологии. Коммутационные проводники должны находиться на нижних уровнях платы, а на поверхность выходить только монтажные площадки для сварки или пайки выводов (перемычек) компонентов.
В зависимости от материала изолирующих слоев и способа их формирования коммутационные платы можно разделить на четыре типа: тонкопленочные с использованием осаждения в вакууме; тонкопленочные с использованием окисления алюминия в электролите (анодирование); толстопленочные; на основе многослойной керамики.
Тонкопленочные платы
Формирование слоев (уровней) тонкопленочной платы выполняется на общей подложке из электроизолирующего материала (ситалл, поликор и др.) путем повторяющихся циклов осаждение тонкой пленки в вакууме — фотолитография. Из рис. 7.30 следует, что осажденный сплошной слой электропроводящего металла (чаще всего алюминия) после фотолитографии превращается в систему проводников, перпендикулярных плоскости чертежа. В этой системе предусматривают расширенные площадки для контактных переходов на следующий уровень. В осажденном затем в вакууме изолирующем слое с помощью фотолитографии получают окна для контактных переходов, и вновь осаждается электропроводящий слой, в котором фотолитографией формируют систему проводников, ортогональных к нижележащим. При этом через окна в изолирующем слое создается контактный переход. Эти циклы повторяются вплоть до последнего, верхнего уровня металлизации. В последнем изолирующем слое вскрываются
Рис. 7.30. Структура тонкопленочной коммутационной платы (нижние уровни)
Рис 7.30. Структура тонкопленочной лишь окна над монтажными пло-коммутационной платы (нижние уровни) щадками: для электромонтажа ком-
понентов и периферийными площадками для .монтажа микросборки в целом в модуле следующего уровня (например, на ПП ячейки).
Нетрудно заметить, что с первого же цикла обработки в многоуровневой системе возникает и развивается рельеф, создающий ступеньки в изолирующих и проводящих слоях (на рис. 7.30 отмечены кружками). Эти участки являются потенциальной причиной отказа: в первом случае — пробоя изоляции, во втором — разрушения проводника.
Тонкопленочные платы на основе анодированного алюминия
Сохранение плоскостности покрытий на каждом этапе обработки обеспечивает применение в качестве изолирующих слоев оксида алюминия (А12Оз), получаемого путем окисления алюминиевого покрытия в электролите. В зависимости от режимов электролитического окисления (анодирования) можно с малой скоростью роста получить пленку оксида алюминия с высокими электрическими свойствами или ускоренно получить пленку с пониженными электрическими свойствами. В первом случае плотную пленку получают на мягких режимах (малые плотности тока) и используют для изоляции смежных уровней проводников. Во втором случае пористую пленку формируют на форсированных режимах (высокие плотности тока) и используют для изоляции соседних проводников одного уровня, причем снижение пробивной напряженности пленки компенсируется увеличением толщины (точнее — ширины) пленки (1/пр=£пр <0-
Рис. 731. Последовательность формирования коммутационной платы на основе анодированного алюминия (нижние уровни)
На рис. 7.31 показана последовательность формирования первого цикла обработки. После осаждения на подложку 1 сплошного слоя алюминия 2 на поверхности формируют фотомаску 3, рисунок которой соответствует рисунку промежутков между будущими проводниками. Выполнив на мягких режимах избирательное анодирование алюминия, получают тонкий (около 0,2 мкм) и плотный слой 4 АЬОз (рис. 7.31, а). Далее (рис. 7.31, б) фотомаску удаляют и выполняют анодирование на форсированных режимах на всю толщину пленки 5 (маской при этом служит тонкий плотный слой окисла). Путем фотолитографии (рис. 7.31, в) уда- рис. 7J1. Последовательность формирова-ляют участки тонкого окисла, не ния коммутационной платы на основе ано-защищенные фотомаской 6, для дарованного алюминия (нижние уровни)
создания контактных переходов и напыляют (рис. 731, г) следующий сплошной слой алюминия 7 (второй уровень металлизации). Затем описанный цикл повторяется.