Изучение основных технологических операций при производстве гибридных ИМС. Гибридные интегральные микросхемы

УДК 621.382

Практическое руководство к лабораторным занятиям по курсу «Микроэлектроника и микросхемотехника» для студентов специальности Т.07.02.01. Часть 1. - Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 1999.-50с.

Данное практическое руководство включает в себя две лабораторные работы: «Изучение основных технологических операций при производстве гибридных ИМС» и «Изучение основных технологических операций при производстве полупроводниковых ИМС». Целью этих работ является ознакомление с основными технологическими операциями при производстве гибридных и полупроводниковых ИМС, исследование образцов ИМС под микроскопом на различных этапах производства.

Предназначено для студентов специальности Т.07.02.01. «Промышленная электроника».

Рецензент: к.т.н., доцент Хило П.А.

© Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого, 1999

Лабораторная работа №1 по курсу "Микроэлектроника и микросхемотехника"

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГИБРИДНЫХ ИМС

1.          Цель работы:

ознакомление с основными операциями изготовления гибридных ИМС по маршутно-операционной карте технологического процесса, исследование образцов гибридных ИМС под микроскопом на различных этапах производства.

2.  Основные теоретические сведения

2.1. Гибридные интегральные микросхемы

В гибридных ИМС, как правило, пассивные элементы выполнены в виде пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку, а активные элементы являются навесными. Обычно это малогабаритные дискретные элементы (в т.ч. могут быть и конденсаторы, и резисторы) и монолитные бескорпусные полупроводниковые ИМС.

Гибридные микросхемы были одним из первых этапов на пути миниатюризации изделий радиоэлектронной техники и в настоящий момент большинство гибридных микросхем, выпускающихся в прошлом, были вытеснены более миниатюрными полупроводниковыми ИМС. Но полупроводниковые ИМС обладают рядом недостатков, отсутствующих в гибридных ИМС, что определяет доминирующее положение гибридных ИМС в некоторых областях электроники.

Во-первых, из-за того, что гибридные ИМС выполняются на диэлектрической подложке с высокими изоляционными свойствами, материал подложки практически не оказывает влияния на электрические связи элементов, как это имеет место в полупроводниковых ИМС и отсутствует такой недостаток, как наличие токов утечки в подложку. Благодаря этому гибридные ИМС широко используются в СВЧ-технике, причем, как показывает опыт, для устройств, работающих на частотах до 1 ГГц, с успехом применяется толстопленочная технология, поскольку она не требует жестких допусков и высокой точности нанесения и обработки

пленок. Для устройств, работающих на более высоких частотах, когда необходимо обеспечить прецизионное нанесение пленочных элементов очень малых размеров, предпочтительнее тонкопленочная технология.

Во-вторых, гибридные микросхемы применяются в тех случаях, когда требуется получить конденсаторы или резисторы достаточно больших номиналов, или когда требуется рассеять большую мощность [2, стр. 8].

В-третьих, использование гибридных ИМС позволяет создавать различные цифровые и аналоговые устройства при сравнительно коротком цикле разработки.

Кроме того, сочетание полупроводниковых ИМС и многослойных гибридных ИМС создает широкие схемотехнические и конструктивные возможности при проектировании больших интегральных схем.

Из недостатков гибридных ИМС по сравнению с полупроводниковыми ИМС следует отметить их достаточно большие габаритные размеры.

Как уже было отмечено выше, при производстве гибридных ИМС используется тонкопленочная или толстопленочная технология. Тонкие пленки наносятся одним из следующих методов: термическое напыление, ионно-плазменное напыление, реактивное напыление. При этом толщина пленок составляет, как правило, ОЛ-Юмкм.

Для изготовления толстопленочных (более Юмкм) элементов гибридных ИМС применяют различные материалы в виде паст. Пасты позволяют получать методом шелкографии или сеткографии на поверхности пластин требуемую конфигурацию. Метод создания рельефа на поверхности пластины продавливанием вязкой пасты через трафареты, изготовленные из шелка или металлической сетки, соответственно, называют шелкографией и сеткографией.

Толстопленочные гибридные ИМС по сравнению с тонкопленочными сравнительно несложны в изготовлении и, кроме того, не требуют высоких затрат на эксплуатацию оборудования при производстве. Преимуществом их следует считать также возможность изготовления резисторов больших сопротивлений, а недостатком - трудность изготовления конденсаторов большой емкости. Однако точность и воспроизводимость значений параметров при толстопленочной технологии низкие.

В табл. 1 приведены некоторые параметры, характеризующие тонкопленочную и толстопленочную технологию [2, стр. 165].

Как видно из этой таблицы, более мелкие детали элементов гибридных