ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Материалы для подложек гибридных интегральных схем из "Материалы в приборостроении и автоматике " Эти элементы стали вытеснять традиционные компоненты из систем сбора, ретистрации и обработки информации, из агрегатированного комплекса приборов промышленной автоматики и электроизмерительной техники, из средств телемеханики, приборов времени со стрелочной и цифровой индикацией. [c.411] Применение новых, специальных материалов для микроэлектронных элементов и соответствующих процессов их переработки позволяет успешно решать задачи повышения надежности, точности и быстродействия приборов. [c.411] Микросхема представляет собой многокомпонентное тело из слоевых композиций на поверхности или в приповерхностном слое твердого тела, ее характеристики определяются свойствами тонких слоев различных материалов, которые, в свою очередь, во многом зависят от условий их формирования и последовательности технологических операций. Поверхность твердого тела нарушает симметрию кристаллической решетки и превращает приповерхностный слой в особую, неравновесную область. Погружение электронной схемы вызывает необходимость получения элементов микронных и субмикронных размеров и выдвигает на первый план свойства поверхности и тонких слоев, которые для массивных образцов материалов практически не принимаются во внимание. [c.411] Наиболее важной проблемой при создании микроэлектронных приборов является применение совместимых друг с другом материалов со стабильными и воспроизводимыми характеристиками тонких слоев, а также последовательности технологических операций формирования многослойной структуры, при которой последующие операции не оказывают влияние на характеристики ранее сформированных слоев. [c.411] Материалы для микроэлектронных приборов можно условно разбить на четыре группы в соответствии с основными конструкторско-технологическими направлениями в микроминиатюризации тонкопленочным, толстопленочным, полупроводниковым, а также материалы для селективного травления (фотолитографии). [c.411] Материалы для тонкопленочной технологии предназначены для нанесения (в вакууме или химическим способом) на общее основание тонких (до 10—12 мкм) пленок проводникового, контактного, резистивного, изоляционного назначения с формированием топологического рисунка либо в процессе осаждения с помощью маскирования, либо с помощью фотолитографии после-нанесения нескольких сплошных слоев материалов. [c.411] Материалы (пасты и др.) толстопленочной технологии предназначены для нанесения на керамическую подложку резистивных, диэлектрических, контактных и проводящих слоев. Для создания необходимой топологии отдельных слоев используются трафареты из сетчатых материалов с очень малым размером ячеек. В соответствии с топологией на определенных участках трафаретов ячейки заполняются эмульсией, предохраняющей подложку от попадания пасты на эти участки. Пасты, нанесенные на подложку, приобретают необходимые свойства при температуре испарения органической связующей компоненты пасты и спекания материала. [c.411] В микросхемах, изготавливаемых по тонко- и толстопленочной технологии, используются также навесные бескорпусные и корпусные активные элементы диоды, триоды, диодные сборки, схемы памяти и т. п,, а также малогабаритные керамические конденсаторы, светодиоды и т. д. Подобные схемы получили название микросборок. Применение активных навесных элементов обусловливается конструктивными, технологическими и эксплуатационными требованиями, а также значительными технологическими трудностями в получении стабильных пленочных активных элементов методами тонкопленочной технологии. Это объясняется тем, что при вакуумном или химическом осаждении получаются, как правило, поликрнсталли-ческие пленки с очень развитой поверхностью, способствующей различным обменным реакциям с окружающей средой и миграции адсорбированных атомов. Скорость перемещения атомов по поверхности и по межкристаллическим прослойкам на несколько порядков выше, чем в объеме твердого тела. В результате, пленочные активные элементы, изготовляемые по тонкопленочной технологии на аморфных или поликристаллических подложках, имеют принципиально низкую надежность и не представляют практического интереса, так как их применение не только не приводит к улучшению конструктивных, эксплуатационных или экономических характеристик тонко-и толстопленочных микросхем, но и значительно их ухудшает. [c.412] Малогабаритные керамические конденсаторы емкостью до единиц микрофарад занимают площадь в несколько квадратных миллиметров, что не достижимо при создании тонко- и толстопленочных структур металл—диэлектрик—металл. Малогабаритные объемные конденсаторы более надежны в эксплуатации, повышают ремонтоспособность схем как в процессе изготовления, так и эксплуатации. [c.412] Материалы, предназначенные для монтажных операций при изготовлении микросхем и элементов по полупроводниковой, тонко- и толстопленочной технологии, мало отличаются друг от друга. В основном для всех схем применяются тонкие золотые, реже алюминиевые, провода, а также различного рода клеи, в том числе с проводящими наполнителями. [c.412] Выбор направления и соответственно комплекса материалов обусловливается технико-экономическими соображениями. Тонко- и толстопленочная технологии отличаются широкими возможностями реализации схем по точности элементов, уровню сигналов и типу реализуемых схемой функций. Кроме того, эти технологии характеризуются сравнительно низкой стоимостью подготовки производства и большой мобильностью, т, е. на их базе можно изготавливать широкую номенклатуру специальных схем, необходимых при производстве современных приборов и средств автоматики. [c.412] Основные области применения тонко-и толстопленочной технологии в приборостроении электроизмерительное, аналитическое приборостроение, системы промышленной автоматики, внешние устройства и устройства управления памятью электронно-вычислительных машин. [c.412] Преимущественное развитие тонкопленочной технологии в отраслях прецизионного приборостроения объясняется возможностью получения высокой разрешающей способности, точности и стабильности элементов схем. Этот вид технологии, единственно приемлемый при производстве матриц прецизионных резисторов, делителей напряжения, операционных усилителей высокого класса, стабилизаторов напряжения, а также специальных схем усилительных и измерительных приборов контроля и регулирования. [c.412] Толстопленочная технология, отличающаяся несколько меньшим циклом подготовки производства и менее сложным оборудованием, используется в приборостроении для сравнительно несложных схем в устройствах числового программного управления, ЭВМ и ряде аналитических приборов. [c.413] Полупроводниковая технология характерна для изделий массового производства таких, как электронные клавишные вычислительные машины, электронные часы, микропроцессоры и запоминающие устройства. [c.413] Для большинства схем запоминающих устройств более целесообразно внедрение л-канальной МОП-техно-логии (металл—окисел—полупроводник), позволяющей получать схемы с повышенным быстродействием, необходимые для управляющих вычислительных комплексов. [c.413] Интегральные схемы, предназначенные для электронных кварцевых наручных часов и состоящие, как правило, из задающего генератора, делителя напряжения и схемы управления, должны отличаться высокой степенью интеграции, минимальным потреблением мощности, повышенной точностью и надежностью, а также низким уровнем питания. [c.413] При необходимости выбора направления создания гибридных интегральных микросхем толстопленочная технология обладает преимуществами по сравнению с тонкопленочной в условиях большого рассеяния мощности, необходимости внесения корректировки в параметры схемы в процессе производства, малого количества резисторов, отсутствии жестких допусков на параметры пассивных элементов, необходимости создания индуктивностей. [c.414] В табл. 19 приводятся сравнительные экспертные характеристики параметров микросхем в баллах согласно ГОСТ 15467—79 3 — отлично, 2 — хорошо, 1 — удовлетворительно, 0 — неудовлетворительно. [c.414] В табл. 20 приведены сравнительные технико-экономические характеристики процессов изготовления пассивной части тонкопленочных гибридных интегральных схем. [c.414] Вернуться к основной статье