книги / Микроэлектроника толстых пленок

26 ГЛАВА 1

электролитической никелевой фольги с вытравленными окнами необходимой конфигурации. Маска крепится не­ посредственно к подложке. Для изготовления резисторов обычно используется нихром, который загружается в ис­ паритель-лодочку в виде кусков проволоки и возгоняет­ ся при давлении в камере порядка 5 -10-6 мм рт. ст. Испаряемое вещество осаждается на изготавливаемую схему, а также на прикрепленную к схеме контрольную площадку-спутник. Значение номиналов резисторов контролируется омметром, подключенным к спутнику. При достижении нужной величины номинала резистора (обычно от 100 до 200 Ом/Ш) напыление прекращается. Температура подложки во время напыления составляет

300 °С.

Аналогичные процессы используются для напыления других пассивных элементов: алюминия или сплава хром—золото для изготовления проводящих элементов и обкладок конденсаторов, моноокиси кремния для из­ готовления конденсаторов или изоляции пересечений. После изготовления пассивных элементов на схеме мон­ тируются активные элементы. Для монтажа использует­ ся специальная установка для прикрепления чипов к кор­ пусу и приварки проволочек (фиг. 1.10 и 1.11).

Одно из приложений тонкопленочной технологии — изготовление прецизионных RC-цепочек. В качестве примера на фиг. 1.20 показан двойной Т-образный осцил­ лятор, изготовленный из гафния, полученного катодным распылением. Отметим, что этот материал используется также для изготовления конденсаторов, обладающих положительным температурным коэффициентом емкости,

вкоторых двуокись гафния используется как диэлектрик,

идля изготовления резисторов с отрицательным темпе­ ратурным коэффициентом сопротивления, что позволяет конструировать RC-цепочки с нулевым температурным коэффициентом. На фиг. 1.21 показана многокристальная гибридная схема, которая изготовлена с использованием как толстопленочной, так и тонкопленочной технологии. Здесь для присоединения тонкопленочных резистивных цепочек к кремниевым диодным и транзисторным чипам

применяется подложка с нанесенной на нее толстой пленкой.

Тонкопленочные гибридные схемы наиболее широко используются в диапазоне СВЧ, где необходим точный контроль геометрических размеров элементов.

На фиг. 1.22 показаны широкополосные усилители про­ межуточной частоты на сапфировой подложке. На одной подложке одновременно могут изготавливаться 42 оди­ наковые схемы, которые затем разделяются на отдель­ ные схемы. На фиг. 1.23 показан микроволновый прие­ мопередающий модуль, собранный на различных подложках, каждая из которых выбрана из соображе­ ний оптимизации электрических характеристик.

1.3. Толстопленочная технология

Толстопленочная технология основана на процессе нанесения на керамическую подложку резистивных, диэлектрических и проводящих паст. Для создания необ* ходимой топологии используются соответствующие маски, изготовленные из сетчатых материалов.

Нанесение пленок на подложку осуществляется так же, как и в шелкографии, — через сетчатые маски-шаб­ лоны с очень малым размером ячеек. Шаблоны изготов­ ляются фотографическим методом. В соответствии с необходимой топологией схемы на некоторых участках маски-шаблона ячейки заполняются эмульсией, предохра­ няющей подложку от попадания пасты на эти участки. В качестве подложки обычно используется высокочи­ стая окись алюминия. Нанесение паст производится на очищенную поверхность подложки. На такую поверх­ ность через маску наносится проводящая паста для создания проводящих элементов схем, внешних и внутрен­ них контактных площадок, а также нижних электродов конденсаторов. После сушки пленка подвергается обжи­ гу при температуре 750—950° С, необходимому для испа­ рения связующей компоненты пасты и спекания прово­ дящего материала.

Аналогичным способом наносятся и вжигаются ре­ зисторы, конденсаторы, изоляция в пересечениях и за­ щитные покрытия.

вы для различных элементов схем, то соответственно должны быть разными и используемые пасты. Путем выбора типа пасты можно наносить как проводящие, так и диэлектрические пленки с требуемыми электри­ ческими характеристиками. Важной составляющей па­ сты является стеклянный порошок, предназначенный для скрепления окислов между собой и хорошей адге­ зии к подложке. Резистивные элементы при необходи­ мости могут подгоняться для получения нужных номи­ налов с точностью до ± 5%.) Активные элементы схемы присоединяются к изготовленной пассивной плате эв­ тектическим методом, обычной пайкой, методом обра­ щенного чипа либо при помощи балочных выводов. Монтаж завершается присоединением к схеме внешних проволочных выводов.

Оборудование для создания толстопленочных микро­ схем, а также области их применения подробно рассма­ триваются в следующих главах.

1.4. Сравнение трех основных технологий

Вследствие различий и специфических особенностей трех рассмотренных технологий они не всегда могут за­ менять друг друга; во многих случаях они дополняют друг друга.' Применение той или иной технологии зави­ сит от специфических требований и условий эксплуата­ ции схем. Необходимо отметить, что обычную полупро­ водниковую технологию производства монолитных схем можно применять только тогда, когда требуется большое число стандартных интегральных схем. В этом случае оправдываются материальные затраты на техно­ логическое оборудование. Точно определить то мини­ мальное число микросхем, которое окупало бы исполь­ зованное оборудование, довольно трудно. Приблизительно эта величина оценивается в 10 000 штук.

Если же необходимо небольшое число схем, то луч­ ше применять гибридную технологию. Гибридная схема может быть создана путем присоединения к стандарт­ ной монолитной интегральной схеме активных и пассив-