презентация (Технология изготовления микрокоммутационных плат с тонкопленочными резистивными элементами)

Московскийордена Ленина, ордена Октябрьской Революциии ордена Трудового Красного Знамени Государственный Технический Университетимени Н. Э. БауманаФАКУЛЬТЕТ: Машиностроительные ТехнологииКАФЕДРА: “Электронные технологии” МТ11«Технология изготовления микрокоммутационных платс тонкопленочными резистивными элементами»Выполнил студент группы МТ11-81Бабурин А. С.Руководитель курсового проектаМоисеев К. М.Москва2013Цели Разработка технологии изготовления микрокоммутационной платы Анализ способов получения резистивных пленок Анализ способов создания резистивных элементов Расчет резисторов с номинальными сопротивлениями 100 и 1000 Ом Разработка технологической оснасткиТехнологический анализ микрокоммутационной платыАнализ конструкцийрезистивных элементовМногослойная плата с тонкопленочными элементамиФормула коэффициента формыСхематичное изображение элементаwМесто под пайкуЭлектрический контактДвухуровневыйконденсаторl/wll1wl2 wBПроводник(l1+l2)/w+0,559bhhAr1t(1/2π)*ln(r1/ r2)r21/8ln(l/b)lbbРассчитаные резисторыаМатериал: хром (R Cr = 300 Ом /  , αR =1 ⋅ 10–4 °С-1, P0 = 1 мВт/мм2)ИндуктивностьwПолосковыйконденсаторРезисторХарактеристикиR1 = 100 Ом;PH1 =10 мВт;KФ1 =0,33;lполн1 =0,99 мм;bтоп1 =5,92 мм;S1=5,86 мм2wDвнутрТопологияDвнешhhlhR2 = 1000 Ом;PH1 =15 мВт;KФ1 =3,33;lполн1 =3,12 мм;bтоп1 =0,93 мм;S1=2,90 мм2wlab tlSАнализ применяемых материалов№Э лемен ты1П одложка2АПров одн ик иВторой слойметаллизацииМ атериалыа=60 ммb=48 м мс= 0 ,5 м мb=50 мкмt= 5 0 м к мh /b = 1 /5εtgδ .

1 0 - 4С и та л л7 ,5 -91 0 -1 5П о л и ко р9 ,61307 ,5М едь--4011 6 ,6--2382 3 ,6Золото--31714Х ром--945l= 5 м мb = 0 ,5 м мh=20 мкмТ ан тал β--2436 ,5Н ихром--~1 8 01 4 -1 8h=2 м кмП олии м и дД ву о к ись к р ем н и я3 ,53 ,92 -4151 ,00 ,42 0 -3 02 0 -5 0A =5 ммB=5 м мh=2 м кмс2БД в у х ур о в н е в ы ек онд енсаторыР азм ер ыА лю м ин и йПервый слойметаллизации2ВП лан арны ек онд енсаторыПодложка2Г34И н д у кт и вн о с т ьР е з и с ти в н ы е эл е м е н т ыИ зо л яц и яХ арак теристик иТКЛР,w,В т /( м .

К )К - 1 . 1 0 -62 0 -2 55 -7b=50 мкмt= 5 0 м к мS=5 м мh=10 мкмb=50 мкмt= 5 0 м к мS=5 м мh=10 мкм«Одинарная» литографияПроцесс литографииТравлениеВакуумное осаждение тонкой пленкиВ вакуумной камере электроннолучевым испарениемСелективная или «двойная» литографияФотолитография по схеме «тендем-процесса»Ионное травлениеArδ≈0Вакуумное осаждение тонких пленокНанесение фоторезистаВ вакуумной камере электроннолучевым и магнетронным испарениемОчистка поверхностиНанесение центрифугированиемСушкаLmin=0,1 мкмdL=0,05 мкмv=0,1-1 нм/минВакуумное осаждение тонких пленокВ вакуумной камере электроннолучевым и магнетронным испарениемНанесение фоторезистаНанесение двухслойного фоторезистаОчистка поверхностиНанесение центрифугированиемСушкаЭкспонирование фоторезистаУльтрафиолетовое облучениев чистой комнате или в вакуумнойкамереОчистка поверхностиНанесение центрифугированиемСушкаХимическое травлениеCl, F, CF4δ=hЭкспонирование фоторезистаТравление металлаУльтрафиолетовое облучениев чистой комнате или в вакуумнойкамереИонно-химическое травление ввакуумной камереLmin=2,0 мкмdL=1,0 мкмv=10-10000 нм/минЭкспонирование фоторезистаТравление контактной площадкиУльтрафиолетовое облучениев чистой комнате или в вакуумнойкамереУдаление фоторезистаИонно-плазменное травление ввакуумной камереИонно-химическое травление ввакуумной камереОсаждение тонкой пленкиВ вакуумной камеремагнетронным методомУдаление фоторезистаИонно-плазменное травление ввакуумной камереНанесение фоторезистаИонно-химическое травление ввакуумной камереОчистка поверхностиНанесение центрифугированиемСушкаОчистка поверхностиНанесение центрифугированиемСушкаУдаление фоторезистаЭкспанирование фоторезистаЭкспонирование фоторезистаИонно-плазменное травление ввакуумной камереТравление контактной площадкиТравление резисторовТравление контактной площадкиУдаление фоторезистаУдаление фоторезистаЗначение параметра±0,010,10,1Перекрытие для совмещенияэлементов, выполняемых вразличных слоях, мм0,2Минимальное расстояние отпленочных элементов до краяплаты, мм0,50,30,1101000,10,050,10,22.

Экспонирование+проявлениефоторезиста(установка литографии)Проявка 4 минРаздубливание фоторезиста 6 минЕТ=10 минУдаление фоторезистаИонно-плазменное травление ввакуумной камереИонно-плазменное травление ввакуумной камереМетодфотолитографии±0,01Ионно-химическое травление ввакуумной камереИонно-химическое травление ввакуумной камереИонно-химическое травление ввакуумной камереТочность изготовлениялинейных размеров, ммМинимально допустимаяширина резистивногоэлемента, мм допустимаяМинимальнодлина резистивногоэлемента, мм допустимыйМаксимальнокоэффициент формыМинимальная ширинапленочных проводников, ммСтадии Si-CARL процесса1.

Нанесение фоторезистаОчистка поверхности(ванна) 5 минЦентрифугирование(центрифуга)5минСушка(Печь) 10 минЕТ=20 минУльтрафиолетовое облучениев чистой комнате или в вакуумнойкамереУльтрафиолетовое облучениев чистой комнате или в вакуумнойкамереМетодсвободноймаскиLmin=1,0 мкмdL=0,5 мкмv=1,0-1000 нм/минТравление резиста итонкопленочных элементовНанесение фоторезистаГеометрический параметрИонно-химическоетравлениеCl, Fδ=h/24.Жидкостное силилированиеХимическая реакция силоксанов(ванна)5 минТаблица сравнения методов литографииМетодЭкономиявремени-ТочностьНеобходимостьсовмещения дополнительногооборудования-ВозможностьИспользуемоетравления пооборудованиесхеме Si-CARL+5ОдинарнаялитографияДвойнаялитография«Тендем»процесс++-+5++++-65.Ионно-химическое травление(Вакуумная установкаионно-химического травления)10 мин6.Удаление фоторезиста(Вакуумная установка ионно-плазменного травления )10 минЕТ процесса = 55 минМетоды формирования тонкопленочных покрытийСкорость осаждения,нм/сЭнергия осаждаемыхчастицРабочее давление, ПаУдельная мощность,рассеиваемая наподложке, Вт/см^2Нагрев подложки впроцессе осаждения, КЭлектронно-лучевое осаждениеМагнетронное осаждениеПодложкаЭлектроннолучевое осаждение10-6010-600,2-100,1-0,210^-40,05-0,50,11До 770До 370Построение математической моделинанесения адгезионного слоя хрома на полиимидПолный факторный экспериментX2X1 X2+ArЗона плазмы+ArEТонкая пленкаee-e e- e e- ee-+--+9121011ee- ee- e-2++-–182122203+-+-19202021eee- e-4++++29313132e- ee- ee-МишеньТигельSNS1+Ar+ArТонкая пленкаH 2ONH 2ONNNSSH 2OH 2OeКорпусeМагнитная системаМагнитная системаВодяное охлаждениеe-ee-e ee-e- eИспаряемоевеществоe-ee-e-КатодПлан экспериментаЭнергия,[кВт], Х1УровеньПоток газа,[сксм],Х2eВодяное охлаждениеДостоинства:+Универсальность+Регулируемая скорость осаждения.+Относительно простая конструкция+Низкие температуры процессов+Сохранение стехиометрии+Длительный ресурс мишеней;+Хорошая адгезия пленок;+Однородность пленок по толщинемишень в различных положениях.Недостатки:-Невысокий коэф.

использования мишени-Поток высокоэнергетических электронов-Поток отраженных ионов аргона-Высокое давление рабочего газаДостоинства:+Испарение тугоплавких материалов;+Капельная фаза практически отсутствует;+Возможно сканирование потока электронов+Получение химически чистых покрытийНедостатки:-Дороговизна испарителя;-Высокое ускоряющее напряжение;-Относительно низкий КПД установок;-Вторичные электроны.y2y3y4ВерхнийНижнийВбезразмернойсистемекоординатуровнифакторов1,3215/60+10,6410/40-1yi10,50,6920,32,19200,5030,81,191-11G=max si2N2i.Точечный источникX1-1Расположение экспериментальных точек.| bj |tj =еsДисковый источникy1si2 ( y)e- e-SКорпусyX1ПодложкаX0Наиболее применимые методы для формированиятонкопленочных элементов и металлизацииМагнетронноеосаждение№ опытаХарактеристика2,19== 0,484,57s 2 (b j ) ,s2 ( y )s (bj ) == 7,14 Ч10-2 ,n ЧN2N2ii =1GКР(β = 0,05, N =4, n = 4) = 0,68,G < GКР, следовательно, эксперимент являетсявоспроизводимым.s 2 ( y) =еsi =1= 1,1425Nt0t1t2t1276,3019,2618,700,8976Nbj =еi=1 xij yiДисперсии адекватности:NNb0b1b2b1220,405,155,000,25Математическая модель:Профиль осаждаемой пленки в зависимостиот радиуса магнетрона a(ширина подложки)=60 мм, l=60 ммr=25мм, где r- радиус магнетронаr=50мм, где r- радиус магнетронаПрофиль осаждаемой пленки в зависимости отрасстояния между источником и подложкой (l)l=0.5a, где a- ширина подложкиl=a, где a- ширина подложкиl=2a, где a- ширина подложкиВывод: увеличение расстояния между подложкойи источником приводит к улучшению равномерности покрытия,Вывод: увеличение радиуса мишени приводит к улучшениюравномерности покрытия, но в то же время увеличивает стоимость.

но уменьшает скорость нанесения.2sад=ŷ1ŷ2е (yi- yˆi )2i =1N - a знŷ3ŷ410,25 20,55 20,25 30,55Полученнаямодельадекватнопредставляетрезультаты эксперимента.y = 20, 4 + 5,15 ЧX 1 +5 ЧX 2· Вывод:·Гипотеза об адекватности математической модели подтверждена·Факторы практически равнозначны·Их взаимодействие незначительно.Технологический процесс изготовления микрокоммутационной платы1.Нанесение тонкопленочного покрытия(дляформирования резистивных элементов)Вакуумная установкаэлектронно-лучевого нанесенияТолщина 20 мкмСкорость нанесения 30 нм/сВремя(с учетом откачки)-10 мин(30)+1 а. Отжиг в печиВремя 10 минЕТ=40 мин5. Нанесение изоляционного слоя SiO2Установка осаждения из газовой фазыВремя 15 мин2. Нанесение тонкопленочного покрытия(для формирования контактных площадокрезистивных элементов)Установка магнетронного напыленияТолщина 10 мкмСкорость нанесения 30 нм/сВремя (с учетом откачки) 5 мин(15)3.