МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИС И МИКРОСБОРОК

Подложки для гибридных структур изготавливаются из ситал-ла, стекла, керамики. Основные требования к подложкам: хоро­шие механические и диэлектрические свойства, согласование по температурному .коэффициенту расширения с другими материалами, а также высокая чистота поверхности (12—14-й класс по ГОСТ 278а—73). Наиболее распространены прямоугольные подложки с размерами: 6X15, 8X12, 11X11, 10×16, 12X12, 12X16, 12×20, 16×20, 24×30, 48×60 мм (при этом отклонения от номинального размера составляют не более 0,3 мм и непараллельность сторон не превышает 0,5 мм). Используются подложки толщиной 0,6; 1,0 и 1,6 мм (с отклонением не более 0,1 мм) [3].

Подложка для толстопленочных ИС должна быть теплостой­кой, чтобы выдерживай обжиг при температурах в сотни граду­сов, когда происходит оплавление и закрепление материалов, из которых изготавливаются элементы ИС. Чтобы уменьшить пара­зитную емкость между элементами, выбираются материалы с не­большой диэлектрической проницаемостью (если этот эффект не используется как полезный). При изготовлении мощных ИС ис­пользуют подложки с высокой теплопроводностью, например из бе-риллиевой керамики, теплопроводность которой только в 5 раз хуже теплопроводности меди.

Резистивные пленки независимо от материала характеризуют­ся удельным сопротивлением квадрата поверхности prj. Эта вели­чина является объективной характеристикой пленок и зависит от удельного сопротивления материалов и толщины пленки (но не зависит от размеров квадрата по поскости).

Для изготовления резисторов используют хром, нихром, тантал, сплав МЛТ, металлокерамику, проводящие краски и пасты. Эти материалы позволяют получить диапазон значений рпот 20 Ом до 20кОм. Для лучшей адгезии к подложке резистивные металличе­ские слои располагаются на вспомогательных подслоях металлов. Параметры некоторых резистивных материалов приведены в табл. 2.1 [3].

Наиболее подходящей для тонких резистивных пленок считает­ся толщина от 0,01 до 0,2 мкм. Задавшись толщиной пленки в этих пределах, подбирают материал, обеспечивающий необходимое удельное сопротивление рц . При этом следует учитывать, что вы

бирать материалы с высоким сопротивлением не всегда выгодно, так как при извлечении из вакуумной камеры в результате окис­ления на воздухе тонкие пленки иногда изменяют свое сопротив­ление до 50%. Для тонкопленочных резисторов лучше всего выби­рать материалы с рп = 100 ...500 Ом, для толстопленочных — 10 Ом... 20 кОм.

В качестве материалов для тонкопленочных проводников ис­пользуют медь и золото с подслоем нихрома, алюминий, никель. Если при изготовлении пленочных конденсаторов диэлектриком служит моноокись кремния как материал обкладок, лучше всего применять алюминий, поскольку его электрофизические свойства хорошо согласуются со свойствами кремния. Толщина проводни­ков выбирается в пределах 0,3... 1 мкм (толщина адгезионного подслоя 0,01 ...0,03 мкм). Для изготовления контактных площадок часто используется золото. Толщина контактных площадок обычно выбирается большей 0,5 мкм.

Толстопленочные проводники должны иметь удельное сопротив­ление не более 0,1 Ом/П и допускать пайку в зоне контактных площадок. Применяют два вида толстопленочных проводниковых материалов: пасты на основе золота и платины, допускающие об­жиг при температуре до 900° С, и на основе серебра, обжигаемые при температуре до 700° С.

В качестве диэлектриков при изготовлении пленочных конден­саторов применяются моноокись кремния, сульфид цинка, аноди­рованный тантал, халькогенидные стекла (ХГ-44, ИКС-24). Свой­ства пленок из моноокиси кремния в сильной степени зависят от скорости испарения и состава остаточных газов в вакуумной каме­ре. Пленки из сульфида цинка менее критичны к условиям напы­ления. При выборе материала диэлектрика следует по возможности лучше согласовывать его структуру со структурой остальных мате­риалов пленочной схемы. Максимальная толщина диэлектрических пленок ограничивается результирующим внутренним механическим напряжением и составляет около 1,5 мкм. Минимальная толщина пленки диэлектрика ограничивается пористостью структуры и за­данными рабочими напряжениями (около 0,06 мкм). Чтобы полу­чить минимальное количество «проколов» диэлектрика, напыление делают в несколько приемов (часто—'различными материалами). В «слоёном» диэлектрике вероятность совпадения дефектов очень невелика.

Удельные емкости, получаемые при использовании моноокиси кремния (е = 6), лежат в пределах 5000... 10 000 пФ/см2 Для по­лучения больших емкостей можно использовать анодированный тантал (е = 25), окислы титана (е = 80) и титанат бария (е=1000). Электрическая прочность диэлектрических пленок в значительной степени зависит от металла обкладок конденсатора.

19