Пленочная и гибридная технология

В Настоящее время с помощью пленочной технологии можно де­лать пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, катушки ин­дуктивности), а также изготавливать соединительные проводники, контактные площадки и элементы СВЧ схем (такие, как полоско-вые волноводы, аттенюаторы, разветвители). Активные пленочные элементы (транзисторы и диоды) изготавливаются пока только в лабораторных условиях для исследовательских целей. Таким обра­зом, выпускаемые в СССР и за рубежом чисто пленочные ИС яв­ляются пассивными (обычно — это резистивные делители напряже­ния, наборы резисторов и конденсаторов, резистивно-емкостные це­пи). Пленочные интегральные элементы гораздо чаще используют­ся совместно с миниатюрными дискретными ЭРЭ — компонентами гибридных ИС. Гибридные ИС, уступая полупроводниковым ИС по надежности, плотности упаковки и себестоимости, имеют в ряде случаев особые схемотехнические преимущества за счет примене­ния широкой номенклатуры навесных компонентов (транзисторов, индуктивносгей, конденсаторов).

Гибридная технология весьма гибкая. Она позволяет относи­тельно быстро создавать электронные устройства, выполняющие достаточно сложные функции. Комплект оборудования для изготов­ления гибридных ИС, а также микросборок и микроблоков (см. п. 1.2.4), дешевле, чем для изготовления полупроводниковых ИС. В настоящее время освоение гибридной технологии доступно прак­тически любому предприятию [1]. 16

Элементы пленочных и гибридных ИС и микросборок (резисто­ры, конденсаторы, индуктивности) выполняются на поверхности подложки в виде пленок резистивных, проводящих и диэлектри­ческих материалов.

Преимуществом гибридной технологии является и более высо­кий процент выхода годных ИС (60... 80% по сравнению с 5...30% для полупроводниковых ИС). Брак, возникший при изготовлении-гибридной ИС, часто можно исправить. Методы расчета и проек­тирования гибридных ИС практически не отличаются от методов расчета обычных электронных схем. Одна,ко подложка гибридной ИС мала и изготовлена из высококачественного диэлектрика. По­этому из-за малых паразитных емкостей и хорошей взаимной изо­ляции элементов и компонентов гибридная ИС имеет лучшие вы­сокочастотные и импульсные электрические свойства, чем схема, собранная из дискретных «больших» ЭРЭ. Гибридные ИС наибо­лее часто применяются в прецизионной аппаратуре.

При изготовлении гибридных ИС используются как тонкие, так и толстые пленки. Толстопленочные ИС [2] дешевле. Для органи­зации их производства требуются меньшие капитальные затраты (проще оборудование, менее жесткие требования к производствен­ным помещениям). Кроме того, толстопленочные ИС обладают большей механической прочностью, имеют лучшую коррозионную и теплоустойчивость, повышенную перегрузочную способность эле­ментов, а также меньшие паразитные емкости межсоединений и слабое взаимовлияние (наводки и паразитные связи) элементов.

Тонкопленочные ИС отличаются тем, что без подгонки можно получать более узкие допуски на номиналы элементов (резисторов и конденсаторов), достигается более высокая плотность размеще­ния элементов на подложке. Они обладают меньшими высокоча­стотными потерями и имеют более высокую радиационную стой­кость (за счет использования меньшей нохменклатуры химических элементов с большой атомной массой).

В аналоговых системах повышенной сложности, где требуется высокая стабильность резисторов, предпочтительнее использовать тонкопленочные гибридные ИС и микросборки. Масштабы пред­полагаемого производства также определяют выбор типа пленок. Если требуется небольшое количество изделий, то нецелесообразно создавать производство тонкопленочных ИС, которое требует зна­чительно больших капитальных затрат, и предпочтение следует от­дать толстопленочной технологии.

Отметим, что ib обоих случаях более 50% затрат приходится на фотолитографическое оборудование.