Полупроводниковые микросхемы. Многокристальная и однокристальная микросхема. Гибридно-плёночные микросхемы, страница 4

6. Методы изготовления пленочных элементов ИС

Гибридные ИС подразделяются на тонкопленочные и толстопленочные. Различные типовые технологические процессы тонкопленочной технологии (масочный, фотолитографический, комбинированный и другие) обеспечивают формирование пленочных элементов в широком диапазоне значений их параметров с достаточно высокой точностью Стоимость гибридных ИС, изготовляемых по толстопленочной технологии, низкая. Толстопленочную технологию целесообразно применять при разработке ИС, работа которых сопровождается большим выделением теплоты. Для организации их производства требуются меньшие капитальные затраты. Вид технологии определяет материал и размер платы. Толстопленочные ИС обладают большей механической прочностью, имеют лучшую коррозионную и теплоустойчивость, повышенную перегрузочную способность элементов. Тонкопленочные ИС отличаются тем, что без подгонки можно получать более узкие допуски на номиналы элементов (резисторов и конденсаторов), достигается более высокая плотность размещения элементов на подложке. В аналоговых системах повышенной сложности, где требуется высокая стабильность резисторов, предпочтительнее использовать тонкопленочные гибридные ИС. Если требуется небольшое количество изделий, то нецелесообразно создавать производство тонкопленочных ИС.

Методы изготовления толстых пленок

Метод сеткографии. Технология состоит из ряда последовательных идентичных циклов, структурная схема которых приведена на рисунке. При формировании каждого слоя (резистивного, проводящего, диэлектрического и т.п.) используют соответствующие пасты, которые через сетчатый трафарет наносят на подложку, подвергают сушке и вжиганию. Сначала формируется фотошаблон, на сетку наносится слой фоторезистора (фоторезистор – вещество, которое меняет свойства под действием света, существуют негативные и позитивные фоторезисторы) и в результате экспонирования света часть ячеек сетки заполнены фоторезистором. Далее с помощью ракеля, продавливается сетка и накладывается паста.

Достоинства: простота, возможность получения резисторов с сопротивлением до Мом. Недостатки: разброс параметров резисторов (до 30%) и конденсаторов, низкая временная и температурная стабильность. Методы изготовления тонких пленок:

Метод термовакуумного испарения. Откачивается воздух. Для испарения вещество нагревают. Используется джоулево тепло, выделяющееся в проводниках при прохождении через них электрического тока. Применяют также нагрев электронным пучком, высокочастотным полем, электрической дугой. При нагреве в вакууме вещество плавится, а затем переходит в парообразное состояние. Процесс получения пленок путем термического испарения в вакууме имеет стадии испарения вещества и свободной конденсации его паров на подложке. Подложка располагается над тиглем с веществом. Достоинства: скорость изготовления. Недостатки: нельзя получить пленки из тугоплавких материалов (вольфрам). Метод катодного распыления. Для нанесения тонких пленок методом катодного распыления используется явление разрушения катода в результате его бомбардировки ионизированными молекулами разреженного газа .Сначала откачивают воздух с помощью насоса, затем накачивается инертный газ (аргон).  Для зажигания тлеющего разряда между катодом и анодом подают высокое напряжение (от 1 до 20 кВ). Достоинства: можно использовать любой материал, не требуются высокие температуры, однородные по составу пленки. Недостаток: время изготовления. Ионно-плазменное распыление. В камере создается начальное давление. Между катодом и анодом установки пропускают термоэлектронный ток высокой, после чего в камере подают инертный газ и с помощью высокочастотного трансформатора зажигают разряд. Возникающие при разряде положительные ионы бомбардируют подложку и удаляют с ее поверхности загрязнение.  На мишень подается отрицательный потенциал. Вытягиваемые из плазмы разряда положительные ионы бомбардируют мишень с энергией, достаточной для распыления атомов материала мишени. Атомы, выбитые из мишени, двигаются преимущественно в направлении, перпендикулярном поверхности мишени. Достоинства: универсальность, любые материалы, безынерционность. Недостатки: малая скорость наращивания пленки.