Южно-Российскийгосударственный университет
экономикии сервиса
Кафедра РЭС
Дисциплина Микроэлектроника
Контрольнаяработа
Выполнила: ГринюкЕ.В.
Шифр: ИС-00-1276группа: ЗМ-931
Проверил:__________________________
г. Шахты
2002 г.
План
Введение
1. Элементы и компоненты гибридных интегральныхмикросхем
1.1.Подложки ГИС
1.2.Элементы ГИС
1.3.Компоненты ГИС
2. Технология производства гибридных интегральныхмикросхем
2.1.Технологические маршруты производства тонкопленочных ГИС
2.2.Технологические маршруты производства толстопленочных ГИС
2.3.Нанесение тонких пленок в вакууме
2.4.Нанесение толстых пленок
3. Применение ГИС микросхем в микроэлектроннойаппаратуре
3.1.Особенности применения ГИС в МЭА
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
Реализация принципов, идей, методов полупроводниковоймикроэлектроники привела к созданию БИС и СБИС, представляющие собой целыеустройства и даже системы, размещенные в одном полупроводниковом кристалле.Однако не все устройства можно изготовить с помощью полупроводниковойтехнологии.
Параллельно с полупроводниковым развился исовершенствовался другой конструктивно-технологический вариант созданиямикроэлектронных устройств, основанный на технологии тонких (до 1 мкм) исравнительно толстых (10 – 50 мкм) пленок. Чисто пассивные пленочные ИМС неполучили широкого распространения из-за ограниченных возможностей по выполнениюими функций обработки сигналов, а реализация пленочных активных элементовоказалась невозможной из-за низкой воспроизводимости их характеристик.Сочетание полупроводниковых микросхем, активных полупроводниковых приборов спассивными пленочными элементами и пленочной коммутацией позволила создатьмикроэлектронные устройства с широким набором функциональных возможностей. Интегральныемикросхемы, в которых на ряду с пленочными элементами, сформированными погрупповой тонко- или толстопленочной технологии, содержатся имеющиесамостоятельное конструктивное исполнение полупроводниковые активные компоненты(ИМС, транзисторы, диоды), изготовлены по полупроводниковой технологии,называют гибридными интегральными микросхемами (ГИС).
ГИС по сравнению с полупроводниковыми имеют рядпреимуществ: обеспечивают широкий диапазон номиналов, меньшие пределы допускови лучшие электрические характеристики пассивных элементов (более высокаядобротность, температурная и временная стабильность, меньшее число и менеезаметное влияние паразитных элементов); позволяют использовать любые дискретныекомпоненты, в том числе полупроводниковые БИС и СБИС. В качестве навесныхкомпонентов в ГИС применяют миниатюрные дискретные резисторы, конденсаторы,индуктивные катушки, дроссели, трансформаторы.
Если для создания микроэлектронного изделия необходимыпассивные элементы и компоненты высокого качества, предпочтительнее выполнитьего в виде ГИС.
Одна из основных характеристик микроэлектронногоизделия – рассеиваемая мощность. При гибридном исполнении можно обеспечитьизготовление изделий достаточно большой мощности, что важно при созданиианалоговых устройств, управляющих мощными входными цепями.
1. ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ГИБРИДНЫХ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
1.1. Подложки ГИС
Подложки ГИС являются диэлектрическим и механическимоснованием для пленочных и навесных элементов и служат теплоотводом. Материалподложки должен обладать следующими свойствами и характеристиками: 1) высокимсопротивлением изоляции и электрической прочностью; 2) большим коэффициентомтеплопроводности для эффективной передачи теплоты от тепловыделяющих элементов(резисторов, диодов, транзисторов) к корпусу микросхемы; 3) достаточной механическойпрочностью; 4) устойчивостью к воздействию химических реактивов в процессеподготовки поверхности подложки перед нанесением пленок; 5) стойкостью квоздействию нагрева в процессе нанесения тонких пленок и термообработки толстыхпленок; 6) способностью к механической обработке (резке и т.д.).
Структура материала подложки и состояние ееповерхности влияют на параметры пленочных элементов. Большая шероховатостьповерхности подложки снижает надежность тонкопленочных резисторов иконденсаторов, т.к. микронеровности уменьшают толщину резисторных идиэлектрических пленок. При толщине пленок около 100 нм допускается высотамикронеровностей примерно 25 нм. Толстые пленки имеют толщину 10 – 50 мкм,поэтому подложки для толстопленочных ИМС могут иметь микронеровности до 1 – 2мкм.
1.2. Элементы ГИС
ГИС состоит из изолирующего основания (подложки), наповерхности которого размещены пленочные элементы (резисторы, конденсаторы,спирали индуктивности, проводники и контактные площадки), а также навесныебескорпусные миниатюрные активные (транзисторы, диоды, полупроводниковые ИМС иБИС) и пассивные (конденсаторы, катушки индуктивности и т.д.) компоненты. Длязащиты ГИС помещают в корпус.
Пленочныерезисторы.Пленочный резистор располагают на поверхностидиэлектрической подложки, конструктивно он состоит из резистивной пленки определеннойконфигурации и контактных площадок. Размеры контактной области должнывыбираться такими, чтобы при наихудших сочетаниях геометрических размероврезистивного слоя и контактных площадок резистивная и проводящая пленкиперекрывались, обеспечивая малое переходное сопротивление контакта в низкоомных резисторах. В качестве резистивных материаловтонкопленочных резисторов используют чистые металлы и сплавы с высокимэлектрическим сопротивлением, а также специальные материалы – керметы, которые состоят из частиц металла и диэлектрика(например, Crи SiO). Широкораспространены пленки хрома и тантала. На основе керметов,в состав которых входят хром и монооксид кремния,получают высоомные резисторы. Для изготовлениятолстопленочных резисторов применяют пасты, состоящие из порошка стекла,наполнителя и органической связки. Наиболее широко используют свинцовые ицинковые боросиликатные стекла. В качестве наполнителя резистивных пастприменяют серебро, палладий и их сплавы.
Подгоняемыерезисторы.Применяют плавную и ступенчатую подгонку сопротивлениярезисторов. Плавная подгонка обеспечивает точность до сотых долей процента,ступенчатая – до единиц процентов.
Плавную подгонку сопротивления тонкопленочныхрезисторов осуществляют, изменяя или удельное поверхностное сопротивление, илиформу резистивной пленки. Удельное поверхностное сопротивление изменяют путемтермического, химического или механического воздействия на материал пленки.Форму резистивной пленки корректируют путем удаления части резистивногоматериала.
Ступенчатая подгонка сопротивления осуществляетсяудалением металлических перемычек в подгоночных секциях.
Наиболее распространен способ плавной подгонки,связанный с изменением геометрии резистора лазерным лучом. В процессе подгонкичасть пленки удаляется и сопротивление увеличивается. При лазерной подгонкесначала производят грубую подгонку выжиганием пленки поперек, затем точную –вдоль резистора; выжигание резистивной пленки под углом позволяет совместитьгрубую и точную подгонку.
Пленочныеконденсаторы.Такие конденсаторы относятся к числу наиболеераспространенных элементов ГИС. Конструктивно эти конденсаторы представляютсобой трехслойную структуру металл – диэлектрик – металл (МДМ) и состоят изнижней и верхней обкладок, разделенных слоем диэлектрического материала.
К конструкции конденсаторов предъявляются следующиеконструктивно-технологические требования: минимальные габариты; воспроизводимость характеристик в процессе производства;совместимость технических процессов изготовления конденсаторов стехнологическими процессами изготовления других элементов ГИС.
Характеристики конденсаторов определяются свойствамиприменяемых материалов. К диэлектрику конденсаторов предъявляются следующиетребования: высокие – диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность исопротивление изоляции; малые – температурный коэффициент диэлектрическойпроницаемости и диэлектрические потери, хорошая адгезия, совместимость стехнологическими процессами изготовления других элементов микросхем.
Диэлектрик конденсатора формируется методамитермического напыления, ионно-плазменного и реактивного распыления.
Для изготовления диэлектрических тонких пленокприменяют монооксиды кремния SiOи германияGeO, оксидыалюминия Al2O3, тантала Ta2O5, титана TiO2иредкоземельных металлов. Высокие удельные емкости имеют титанатыбария и кальция. При изготовлении диэлектрических слоев толстопленочных конденсаторовиспользуют пасты, которые содержат титанат бария илидиоксид титана, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость.
Материал обкладок конденсатора должен удовлетворятьследующим требованиям: иметь низкое электрическое сопротивление обкладок,хорошую адгезию, обладать низкой миграционной подвижностью атомов, высокойкоррозионной стойкостью.
Подгоняемыеконденсаторы.Иногда возникает необходимость конструирования пленочныхконденсаторов с повышенной точностью воспроизведения емкости, превосходящейтехнологические возможности способа их изготовления, а также конденсаторы,емкость которых может изменяться в определенных пределах. Подгонка можетосуществляться как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения емкости.Конструкция подгоняемого конденсатора имеет подгоночные секции. Подгоночныесекции можно произвольно размещать по сторонам верхней обкладки. При подгонкевозможно увеличение емкости конденсатора с помощью проволочных перемычек.Добавочная емкость определяется площадью обкладки дополнительно подключаемойсекции.
Пленочныеиндуктивные элементы.Такие элементы широко распространены в аналоговыхИМС. Индуктивные элементы входят в состав колебательных контуровавтогенераторов, полосовых фильтров, цепей коррекции частотных характеристик ит.д. Толщина пленочной спирали зависит от рабочей частоты и определяетсяглубиной проникновения электромагнитной волны в материал пленочного проводника.Для изготовления пленочных спиралей применяют материалы с высокой электропроводностью.
Элементыкоммутации.Такие элементы (проводники и контактные площадки) служат дляэлектрического соединения компонентов и элементов ГИС между собой, а также дляприсоединения к выводам корпуса.
Электрофизические свойства коммутационных проводникови контактных площадок определяются свойствами применяемых материалов, к которымпредъявляются следующие требования: высокая электропроводность; хорошая адгезияк подложке; высокая коррозионная стойкость; обеспечение низкого и воспроизводимогопереходного сопротивления контактов; возможность пайки или сварки выводовнавесных компонентов; совместимость технологии нанесения пленочных коммутационныхпроводников и контактных площадок с технологией изготовления других элементовмикросхем. Самым распространенным материалом тонкопленочных проводников иконтактных площадок в ГИС повышенной надежности является золото с подслоемхрома, нихрома или титана. Подслой обеспечивает высокую адгезию, а золото –нужную электропроводность, высокую коррозионную стойкость, возможность пайки исварки.
Пленочные переходныеконтакты.Контактный узел двух пленочных элементов ГИС обладаетопределенным сопротивлением, зависящим от геометрии и размеров контакта,электропроводности контактирующих материалов, удельного переходногосопротивления контакта.
Под удельным переходным сопротивлением понимаютсопротивление единицы площади контактного перехода току, протекающему понормали к слоям контакта. Это сопротивление обусловлено рассеянием носителейтока на неоднородностях в месте соприкосновения двух металлических материалов;скачкообразным изменением атомной и электронной структуры, а также наличиеминородных включений в месте контакта. Следовательно, значение удельногопереходного сопротивления существенно зависит от природы контактирующихматериалов, а также условий и способа их формирования.
1.3. Компоненты ГИС
Компоненты ГИС могут иметь жесткие и гибкие выводы.Недостатком компонентов с гибкими выводами является трудность автоматизациипроцессов их монтажа и сборки. Применение компонентов с шариковыми выводамизатрудняет контроль процесса сборки. Приборы с балочными выводами дороги, нопозволяют автоматизировать сборку, контролировать ее качество, увеличитьплотность монтажа.
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГИБРИДНЫХ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
2.1. Технологические маршруты производства
тонкопленочных ГИС
Совокупность технологических операций, составляющихтехнологический маршрут производства тонкопленочных ГИС, включает в себяподготовку поверхности подложки, нанесение пленок на подложку и формирование конфигурацийтонкопленочных элементов, монтаж и сборку навесных компонентов, защиту и герметизациюГИС от внешних воздействий. Важное значение при создании ГИС имеют контрольныеоперации, а также подготовка производства: изготовление комплекта масок ифотошаблонов, контроль компонентов ГИС и исходных материалов.
Нанесение пленок на подложку ГИС осуществляется:
а) термическим испарением материалов в вакууме сконденсацией паров этих материалов на поверхность подложки;
б) ионным распылением мишеней из наносимых материаловс переносом атомов мишеней на поверхность подложки;
в) химическим осаждением пленок в результатепротекания химических реакций в газовой фазе над поверхностью подложки собразованием пленкообразующего вещества с последующим его осаждением на подложку.
Для формирования конфигураций проводящего,резистивного и диэлектрического слоев используют различные методы: масочный (соответствующие материалынапыляют на подложку через съемные маски); фотолитографический(пленку наносят на всю поверхность подложки, после чего вытравливают сопределенных участков); электронно-лучевой(некоторые участки пленки удаляют по заданной программе с подложки путемиспарения под воздействием электронного луча); лазерный (аналогичен электронно-лучевому, только вместо электронногоприменяют луч лазера). Наибольшее распространение получили два первых способа,а также их сочетания.
Масочныйметод.Самым простым методом получения заданной конфигурациипленочных элементов является масочный, при котором нанесение каждого слоя тонкопленочнойструктуры осуществляется через специальный трафарет. При масочном методерекомендуется такая последовательность формирования слоев ГИС: напылениерезисторов, проводников и контактных площадок; межслойной изоляции; второгослоя для пересечения проводников; нижних обкладок конденсаторов; диэлектрика;верхних обкладок конденсаторов; защитного слоя. Пленка из напыляемого материалаосаждается на подложке в местах, соответствующих рисунку окон в маске. Вкачестве материала съемной маски используют ленки бериллиевой бронзы толщиной0,1-0,2 миллиметра, покрытую слоем никеля толщиной около 10 мкм.
Нанесение пленок через съемные маски осуществляюттермическим испарением в вакууме либо ионно-плазменным распылением.
В результате коробления маски в процессе напыленияпленки между маской и подложкой образуется зазор, приводящий к подпылу. Кроме того, размеры окон в маске при многократномнапылении уменьшаются. Все это обуславливает меньшую точность данного метода посравнению с фотолитографическим.
Несмотря на недостатки масочный метод является самымпростым, технологичным и высокопроизводительным.
Методфотолитографии.Этот метод позволяет получить конфигурацию элементовлюбой сложности и имеет большую точность по сравнению с масочным, однако онболее сложен.
Существует несколько разновидностей фотолитографии.Метод прямой фотолитографии предусматривает нанесение сплошной пленки материалатонкопленочного элемента, формирования на ее поверхности фоторезистивнойконтактной маски, вытравливание через окна в фоторезисте лишних участковпленки. Контактная маска из фоторезиста или другого материала, более стойкого кпоследующим технологическим воздействиям, воспроизводит рисунок фотошаблона изпленки.
Экспонированный фоторезист удаляется (растворяется)после чего пленка резистивного материала стравливается с участков, незащищенных фоторезистом. Далее на подложке в вакууме наносится сплошная пленкаалюминия. После фотолитографии и травления алюминия проводящая пленка остаетсяв областях контактных площадок и проводников. При этом сформированные напредыдущем этапе резисторы не повреждаются. После нанесения поверх проводящихэлементов и резисторов защитного слоя стекла проводится еще одна, третьяфотолитографическая обработка, в результате которой стекло удаляется из областейнад контактными площадками, а также по периметру платы.
Метод обратной (взрывной) фотолитографии отличается отпредыдущего тем, что сначала на подложке формируется контактная маска, затемнаносится материал пленочного элемента, после чего производится удалениеконтактной маски.
При фотолитографическом методе для изготовления ГИС,содержащих резисторы и проводники, используют два технологических маршрута.Первый вариант – напыление материала резистивной и проводящей пленок;фотолитография проводящего слоя; фотолитография резистивного слоя; нанесениезащитного слоя. Второй вариант – после проведения первых двух операций, тех жечто и в предыдущем варианте, сначала осуществляют фотолитографию и травлениеодновременно проводящего и резистивного слоев, затем вторую фотолитографию длястравливания проводящего слоя в местах формирования резистивных элементов,после чего следует нанесение защитного слоя и фотолитография для вскрытия оконв нем над контактными площадками.
При производстве пленочных микросхем, содержащихпроводники и резисторы из двух различных (высокоомногои низкоомного) резистивных материалов, рекомендуетсятакая последовательность операций: поочередное напыление пленок сначала высокоомного, затем низкоомногорезистивных материалов; напыление материала проводящей пленки; фотолитографияпроводящего слоя; фотолитография низкоомногорезистивного слоя; фотолитография высокоомногорезистивного слоя; нанесение защитного слоя.
Комбинированныйметод.При совмещении масочного и фотолитографического методов длямикросхем, содержащих резисторы, проводники и конденсаторы, используют дваварианта:
1) напыление резисторов через маску, напылениепроводящей пленки на резистивную; фотолитография проводящего слоя; поочередноенапыление через маску нижних обкладок, диэлектрика и верхних обкладокконденсатора; нанесение защитного слоя;
2) напыление резистивной пленки и проводящей пленки нарезистивную; фотолитография проводящего и резистивного слоев; фотолитографияпроводящего слоя; напыление через маску нижних обкладок, диэлектрика и верхнихобкладок конденсатора; нанесение защитного слоя.
Для схем, не содержащих конденсаторов, применяют одиниз трех вариантов:
1) напыление через маску резисторов и проводящейпленки; фотолитография проводящего слоя; нанесение защитного слоя;
2) напыление резистивной пленки; фотолитографиярезистивного слоя; напыление через маску проводников и контактных площадок;нанесение защитного слоя;
3) напыление резистивной пленки, а также контактныхплощадок и проводников через маску; фотолитография резистивного слоя; нанесениезащитного слоя.
2.2. Технологические маршруты производства
толстопленочных ГИС
После очистки и отжига платы на нее наносят и вжигают с обеих сторон проводниковую пасту для формированияпроводников, контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов, после чегоформируют диэлектрик для конденсаторов и пересечений проводников. Верхниеобкладки и пленочные перемычки изготавливают из одной пасты. Последнимиформируют резисторы, имеющие самую низкую температуру вжигания.После обслуживания контактных площадок производят лазерную подгонку резисторов.Заключительные сборочные операции: установка выводов, монтаж навесныхкомпонентов и герметизация опрессовкой с использованиемпластмассы, после чего производят обрезание рамки и разъединение выводов.
2.3. Нанесение тонких пленок в вакууме
Наиболее распространенными методами получения тонкихпленок различных материалов в вакууме являются методы термического испарения иионного распыления.
К процессам термического испарения относитсяиспарение: а) из резистивных испарителей, включая взрывное испарение сприменением вибропитателей; б) из тиглей срадиационным и высокочастотным индукционным нагревом; в) с помощьюэлектронно-лучевых испарителей (за счет сфокусированного луча). К процессамионного распыления относится: а) катодное (диодная система); б)ионно-плазменное (триодная система); в) с помощью сфокусированных ионныхпучков; г) магнетронное.
Достоинствами метода термического испарения материалови их конденсации в вакууме являются: реализация высоких скоростей осажденияматериалов в высоком вакууме, простота, отработанностьтехнологических операций и наличие современного высокопроизводительногооборудования.
Основными достоинствами методов ионного распыленияматериалов являются: возможность распыления практически всех материаловсовременной микроэлектроники, в том числе различных соединений (нитридов,оксидов и т.д.) при введении в газоразрядную плазму реакционно-способных газов(реактивное распыление); высокая адгозия получаемых пленокк подложкам; однородность пленок по толщине; очистка поверхности подложек спомощью ионной бомбардировки как перед, так и в процессе осаждения пленки.
Метод термовакуумного напыления.Методоснован на создании направленного потока пара вещества и последующейконденсации его на поверхности подложек, имеющих температуру ниже температурыисточника пара. Пленка при конденсации формируется из отдельных атомов илимолекул пара вещества. Процесс термовакуумногонапыления состоит из четырех этапов: 1) образование пара вещества; 2)перемещение частиц пара от источника к подложкам; 3) конденсация пара наподложках; 4) образование зародышей и рост пленки.
В данном случае равномерность толщины пленок поплощади подложек будет неудовлетворительной. Толщина пленки максимальна вцентре подложки, то есть на участке, расположенном непосредственно надиспарителем и убывает к периферии подложки. Равномерность можно повысить засчет увеличения расстояния между испарителем и подложкой, но при этомуменьшается скорость напыления. Высокой равномерности толщины пленок на большихповерхностях добиваются, применяя приемные устройства сферической формы илидинамические системы приемных устройств, вращающиеся относительно неподвижныхиспарителей. Равномерность толщины пленок в большой партии подложек достигаетсяв установках с подколпачными устройствами,обеспечивающими равномерное вращение подложек, закрепленных вертикально наобразующих цилиндрах, вокруг испарителей, расположенных по центральной осицилиндра. Применяются также динамические системы, в которых испарители иподложки располагаются с внешней стороны барабана. Преимуществами динамическихсистем являются: высокая равномерность толщины распыляемых пленок, качественноенанесение пленок на подложки, имеющие сложный вертикальный профиль, ступеньки иузкие канавки; уменьшение расстояния между испарителем и подложками иувеличение за счет этого скорости осаждения пленок.
Методионного распыления.Источником иона служит самостоятельный тлеющий разрядлибо плазма несамостоятельного разряда (дугового или высокочастотного) инертныхгазов (обычно высокой чистоты аргона). Существует большое разнообразиепроцессов ионного распыления, отличающихся характером напряжения питания(постоянное, переменное, высокочастотное), способом возбуждения и поддержанияразряда, числом и конструкцией электродов и т.д.
При бомбардировке положительными ионами инертного газаповерхность катода одновременно подвергается воздействию молекул остаточныхактивных газов. Это приводит к образованию оксидных пленок на катоде, которыерезко снижают скорость распыления (часть оксида переносится на подложку). Наповерхности подложки вместе с распыленными атомами присутствуют и отрицательнозаряженные активные ионы остаточных газов, которые также способствуютформированию оксидных пленок.
2.3. Нанесение толстых пленок
Толстопленочные ГИС выполняют методом трафаретнойпечати последовательным нанесением на керамическую подложку различных посоставу паст и их последующим вжиганием, в результатеобразуется прочная монолитная структура с толщиной пленки 10-70 мкм.
Функциональные материалы придают пленкам необходимыефизические свойства. В процессе вжигания эти частицыдолжны оставаться в твердой фазе и равномерно распределяться в стекле по объемуформируемого элемента.
В зависимости от состава функциональной составляющейразличают проводниковые, резистивные и диэлектрические пасты.
Проводниковые пасты содержат порошок благородныхметаллов (серебро, смесь серебро-палладий, золото), который составляет 70-80 %от общей массы твердой фазы пасты. Палладий вводят для снижения коррозии имиграции, а также уменьшения стоимости пасты. Проводниковые пасты должныобеспечить низкое электрическое сопротивление проводников, способность их кпайке.
В резистивных пастах количество функциональногоматериала определяется удельным сопротивлением. Наибольшее применение нашлирезистивные пасты на основе палладия и соединений рутения. В первой из нихсвойства резистора определяются оксидом палладия, образующимся во время вжигания.
Более высокой стабильностью сопротивления, меньшейчувствительность к колебаниям температуры вжиганияобладают резисторы, выполненные на основе диоксида рутения. Поэтому резистивныепасты на основе соединений рутения становятся преобладающими в толстопленочнойтехнологии.
Диэлектрические пасты применяют для изготовленияконденсаторов.
Нанесение паст производится на установке трафаретнойпечати продавливанием пасты через отверстие сетчатого трафарета.
Для изготовления толстопленочных ГИС требуетсякомплект трафаретов для нанесения определенного пленочного слоя:проводникового, одного или нескольких резистивных, изолирующих и т.д. Каждомутрафарету соответствует определенный фотошаблон.
Основным элементом трафарета является сетка из нейлонаили нержавеющей стали с размером ячейки 80-240 мкм. Выбор размера ячейкиопределяется требованиями толщины и ширины пленочных элементов. Сетканатягивается на держатель – алюминиевую рамку, зажимается и обрезается покраям. Размер рамки должен обеспечить расстояние 25-50 мм от краев рисунка схемыдо краев трафарета. На натянутую сетку наносится слой фоточувствительнойэмульсии. Методом фотолитографии формируется необходимый рисунок. Послетравления образуются окна в эмульсионном слое, обнажающие сетку, через которыепри нанесении будет продавливаться паста.
Очищенная подложка устанавливается в держательподложки установки трафаретной печати, сверху помещают держатель трафарета стребуемым трафаретом. На него подают соответствующую пасту и с помощью ракелянаносят ее на подложку. Ракель заполняет пастой отверстия в трафарете,прогибает его до соприкосновения с подложкой и продавливает пасту черезотверстия в трафарете. Благодаря свойству тиксотропности слой нанесенной пастыне расплывается по подложке, сохраняя рисунок, заданный трафаретом. От материалаи формы рабочей части ракеля зависит качество трафаретной печати. Рабочую частьракеля изготавливают из уретана или полиуретана. В течение рабочего хода ракель должен плотноприлегать к трафарету, обеспечивая постоянство давления, оказываемого на пасту,что достигается благодаря держателю ракеля.
Кроме трафаретной печати можно наносить резистивныепасты под давлением с помощью пневматического дозатора.
После нанесения производится сушка и вжигание пасты. При сушке (120-2000С)происходит удаление летучих органических растворителей. Лучше использоватьинфракрасную сушку. При других методах сушки на поверхности слоя пасты можетобразоваться корка, препятствующая выходу летучих веществ, вследствие чего послевжигания пленка может быть пористой и содержать раковины.
Сборка ГИС заключается в установке на подложкунавесных компонентов и их электрическом присоединении к пленочным проводникам.В качестве навесных компонентов используют полупроводниковые бескорпусные ИМС иБИС, а также различные электрорадиоэлементы.
Пленочные конденсаторы занимают большую площадь наподложке, требуют нескольких циклов нанесения и вжигания.Трудоемкость изготовления толстопленочных конденсаторов ограничивают ихприменение, поэтому в толстопленочных ГИС чаще применяют навесные конденсаторы.В толстопленочных ГИС обычно используют пленочные резисторы.
Дискретные полупроводниковые компонентытолстопленочных ГИС имеют балочные, гибкие проволочные и жесткие выводы. Монтажнавесных компонентов на подложку производят методом пайки мягким припоем или спомощью токопроводящих клеев.
Изготовленную толстопленочную ГИС устанавливают вкорпус и герметизируют. Надежность ГИС, стабильность ее параметровобеспечиваются на всех этапах изготовления.
3.Применение ГИС микросхем
в микроэлектроннойаппаратуре
3.1. Особенности применения ГИС в МЭА
В аналоговой аппаратуре ГИС по сравнению сполупроводниковыми ИМС имеют более широкие схемотехнические возможностиблагодаря использованию различных навесных компонентов (полупроводниковых ИМС,транзисторов, конденсаторов, индуктивных катушек и т.д.). ГИС позволяютреализовать широкий класс функциональных электронных схем – усилителей,преобразователей, коммутаторов, вторичных источников питания, являясь при этомэкономически целесообразными в условиях серийного и даже мелкосерийногопроизводства.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Гибридная технология микроэлектронных устройствразвивается и совершенствуется в направлении создания конструкций,обеспечивающих высокую плотность и точность монтажа полупроводниковых БИС иСБИС и хороший теплоотвод от этих компонентов.Определенные преимущества дает сочетание в одном изделие тонкопленочной итолстопленочной технологии, получившей название дигибридной.
Таким образом, ГИС – широко распространенный,постоянно совершенствующийся, развивающийся конструктивно-технологическийвариант изготовления изделий микроэлектроники. Создание ГИС и БГИС – одна из ступеней микроминиатюризациимикроэлектронных устройств, комплексов и систем, перспективное направлениеразвития научно-технического прогресса в области микроэлектроники.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Микроэлектроника: Учеб. пособие для втузов. В9 кн. /под ред. Л.А. Коледова. Кн. 4. Гибридныеинтегральные микросхемы/ Л.А. Коледов, Э.М. Ильина. –М.: Высш. шк., 1987.
2. Малышев И.А. „Технология производстваинтегральных микросхем“. – М.: Радио и связь, 1991.
3. Курносов А.И.»Технология производства полупроводниковых приборов и интегральныхмикросхем". – М., 1979.