Полупроводниковые ИМС (ПП ИМС)

Способы получения толстых пленок

Толстые пленки (18 - 50 мкм) выполняют методом трафаретной печати, последовательным нанесением на керамическую подложку различными по составу паст с их последовательным вжиганием, в результате образуется прочная монолитная структура. Пасты представляют собой композиции мелкозернистых порошков (металлов) и стекла в органич. связующим. При обжиге органическая связка выгорает, стеклянный порошок плавится, смачиваются частицы пасты и при охлаждении обеспечивается сцепление их между собой и керамической подложкой. Различают пасты проводниковые, содержащие порошок серебра, серебра-палладия до 70% от общей массы твердой массы пасты. Паста должна иметь способность к пайке.

Резистивные пасты - на основе серебра и палладия с разным поверхностным сопротивлением. Диэлектрические пасты - на основе титаната бария, диоксида титана. Пасты припойные - для монтажа активных элементов (смесь порошка низкотемпературного припоя, органич. связки и флюса). Нанесение паст производится на установке трафаретной печати придавливанием паст через отверстие сетчатого трафарета (размер ячейки сетки – 80 - 240 мкм). Пасту наносят ракелем из полиуретана в такой последовательности: в первую очередь наносят нижние обкладки конденсатора, коммутацию, индуктивность, диэлектрик конденсатора, верхние обкладки конденсатора и резисторы. Пасту сушат под действием t = 120-200 ºC для удаления летучих соединений. Современными эффективными методами сушки являются ИК-нагрев, который взаимодействует с органич. соединениями. После такой сушки следует вжигание паст (700 - 1000 ºС) в зависимости от материала.

Для резисторов в последнее время разработаны резистивные пасты на основе полимеров, где проводящим элементом служит углерод в виде колоидно-графитового порошка. Эти пасты наносят на поверхность подложки и отверждают. Потом следует присоединение навесных элементов к пассивным пленочным элементам посредством коммутационных проводников. Контактирование производят методами пайки (эвтектическая пайка мягкими припоями), контактолами и широко используют термокомпрессионную сварку. После контактирования производят функциональную подгонку схемы - контролируемым параметром есть непосредственно выходные параметры, характеризующие схему (коэффициент усиления, уровень выходного напряжения). Готовую микросхему устанавливают в корпус.

ПП ИМС - функционально законченная сборочная единица, выполненная единым тех. циклом на ПП кристалле. В зависимости от степени интеграции элементов, различают: обычные ИМ приборов), большие ИМ ), сверхбольшие ИМ и микропроцессоры (более ). Технологический процесс изготовления ПП ИМ включает группу операций:

1. Заготовительная: получение слитков; разрезка слитков; обработка пластин; изготовление деталей корпуса; сборка сборочных единиц корпуса.

2. Обрабатывающая: эпитаксия; окисление; фотолитография; диффузия; технологическая обработка; контроль на функционирование.

3. Сборочно-контрольная: разделение пластин; монтаж кристаллов; герметизация; контроль и маркировка; упаковка.

Подложка ПП ИМС – несущая часть, в которой формируются слои, элементы и компоненты схемы. В качестве материалов подложек используются ПП кремний, германий, арсенид галлия. Наиболее распространенным является кремний в силу нескольких причин. Кремний – самый распространенный элемент Земной коры (29 %). Его физические и технологические особенности широко используются. С физической точки зрения кремний обладает значительной шириной запрещенной зоны, что позволяет создавать элементы, работающие в широком диапазоне температур с малыми токами утечки при больших рабочих напряжениях.

По технологическим признакам ПП кремний удобен тем, что на нем образуется оксидная пленка, которая является маскирующим элементом при создании ПП структур, поскольку коэффициент диффузии в ПП кремнии на несколько порядков выше, чем в пленке диоксида кремния. Эта пленка может быть конструктивным элементом, в частности диэлектриком конденсатора или изолирующим слоем между компонентами. ПП ИМС могут быть получены на постоянной подложке – это ПП кремний или на временной подложке, которой может быть поликристаллический кремний, сапфир и другие ПП компоненты.

9. Получение слитков. Исходным материалом для получения слитков является поликристаллический кремний, он обычно находится в виде слитка. Материал прошел предварительную очистку, но еще не пригоден для создания полупроводниковых микросхем. Для микросхем используют слитки монокристаллического кремния, которые должны быть однородны по составу и иметь совершенную структуру. Разработанная промышленностью структура позволяет получить чистый кремний с содержанием атомов на см³. Существует два способа получения монокристаллического материала:

Дата добавления: 2014-01-11