1.ВВЕДЕНИЕ
Элементы плёночной технологии.
Пассивные элементы гибридных ИМС создаются из тонких плёнок проводящих, резистивных и диэлектрических материалов нанесённых на поверхность подложки.
Достоинством плёночных микросхем является возможность изготовления пассивных элементов в широком диапазоне номиналов с минимальными допусками и лучшими, чем у полупроводниковых схем диэлектрическими характеристиками. Конструктивное использование плёночных ИМС позволяет реализовать мощные (100Вт) электрические схемы, работающих при больших значениях напряжения. Процесс изготовления гибридных плёночных ИМС осложняется тем, что активные элементы выполняются в виде навесных бескорпусных транзисторов, диодов и т. д. Габаритные размеры подложек стандартизированы. На стандартизированной подложке групповым методом изготавливается несколько плат ГИС.
В качестве материалов тонкоплёночных проводников применяется Al, Cu, Ti, Tl, Ag.
Резистивные слои образуют плёнки хрома, нихрома Х20Н80, тантала, титана, Re и т. д.
Диэлектрические слои тонкоплёночных ИМС получают, осаждением моноокиси кремния SiO и германия GeO, двуокисей SiO2 и GeO2, окислов Al2O2; Ta2O5; Nb2O5.
Существует несколько способов получения тонких плёнок:
1. Электрическое осаждение;
2. Химическое осаждение;
3. Осаждение пиролитическим разложением;
4. Оплавление порошка стеклообразного материала;
5. Термовакуумное осаждение плёнок;
6. Катодное и ионно-плазменное распыление.
2. ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Конструктивно-технологические особенности и основные параметры плёночных резисторов.
Плёночные резисторы являются наиболее распространёнными элементами ИМС.
Плёночные резисторы в структурном отношении представляют собой узкую полоску резистивной плёнки, снабжённую плёночными контактными площадками с низким сопротивлением.
Параметры плёночных резисторов зависят от материала резистивной плёнки, способа получения необходимой конфигурации и других технологических факторов.
Наиболее распространённой является конструкция резисторов прямоугольной формы (Рис 2.1), как наиболее простая в конструктивном и технологическом отношении.
Рис 2.1
Конструкция прямоугольного тонкоплёночного резистора.
1 — резистивная плёнка;
2 — плёночный проводник;
3 — области контактов.
Значение сопротивления плёночного резистора определяют по формуле:
R = 0L/S+2Rk (2.1)
Для высокоомных резисторов, когда сопротивление областей контактов значительно меньше сопротивления резистивной плёнки:
R = L/S = 0L/(b*d) (2.1a)
где 0 — удельное объёмное сопротивление резистивного материала;
L, b, d — длина, ширина, и толщина резистивной плёнки;
Rk -переходное сопротивление областей контактов резистивной и проводящей плёнок;
В технологии микроэлектроники для каждого материала отношение 0K=S — величина постоянная. Условно S определяет как удельное поверхностное сопротивление квадратной резистивной плёнки, не зависящей от размеров квадрата и оценивают в Ом/.
При этом сопротивление определяют по формуле:
R = S1/b = SKФ (2.2)
где Кф=1/b — коэффициент формы резистора.
Для прямоугольных резисторов максимальная длина по технологическим соображениям ограничена величиной Кф=10. Для реализации резисторов с Кф>10 используют конструкции сложной конфигурации:
а) в виде отдельных резистивных полосок;
б) типа «меандр».
2.2. Конструктивно-технологические особенности и основные параметры плёночных конденсаторов.
В гибридных ИМС применяют тонкои толстоплёночные конденсаторы с простой прямоугольной и сложной формами. Плёночный конденсатор представляет собой многослойную структуру, нанесённую на диэлектрическую подложку. Для её получения на подложку наносят последовательно три слоя:
1 — проводящий, выполняет роль нижней обкладки;
2 — слой диэлектрика;
3 — проводящий, выполняющий роль верхней обкладки конденсатора.
Значение ёмкости плёночного конденсатора определяют по формуле:
С = ξ ξ0 S/4πd =0.885 ξ S/d (2.3)
где ξ - относительная диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика;
S — площадь перекрытия диэлектрика обкладками;
d — толщина диэлектрика.
