3 Лист (Элементы тонкоплёночных ИМС)

Характеристики подложек нитрида алюминияСпособы уменьшения шероховатости подложекнитрида алюминияКерамическая подложка (AlN)Керамические подложки нитрида алюминия получают спеканием порошка нитрида алюминия при температурах,близких к температуре плавления. Преимущество нитрида алюминия перед другими материалами обусловленоуникальными сочетаниями его физических и электрических характеристик: высокой теплопроводности, хорошихэлектроизоляционных свойств, умеренного коэффициента теплового расширения при относительно невысокойстоимости.

В последнее время ряд зарубежных фирм выпускающих электронные компоненты, переходят наиспользование нитрида алюминия практически во всех областях, где раньше традиционно применялись окисьбериллия. Наиболее интенсивно нитрид алюминия используется для изготовления корпусов и подложекинтегральных схем, мощных транзисторов, поглотителей и оконечных нагрузок.ГлазурованиеПолировкаСнижение шероховатости достигается путемглазурования поверхности керамики тонким слоембесщелочного стекла. При этом падаеттеплопроводность.После полировки шероховатость уменьшается, однакополировка загрязняет поверхность подложки.Ионно-лучевая полировкаПри ионно-лучевой обработке ионы плазмы инертных ихимически активных газов травят поверхностный слой пленкитого же или другого материала, предварительно осажденногона нодложку, с одновременной полировкой.Схема ионно-лучевой полировки подложки нитрида алюмсинияAr12dпAr9+θ+3калож8аяескподчми00AlN..300.14аКер7Сравнение подложек AlN, выпускаемых разными фирмамиω51 - термокатод;2 - разрядная камера;3 - смещаемые сеткидля вытягивания ионов;4 - пленка AlN, наносимаяперед ионно-лучевойполировкой;5 - рабочая камера;6 - подложкодержатель;7 - ионный луч;8 - нейтрализатор;9 - соленоид.6S0Наименование характеристикНЭВЗMARUWA (Япония)LEATEC (Тайвань)Clec Group (Китай)CeramTec AlunitСодержание AlN, %9898989898ЦветСерыйСерыйСерыйСерыйСерыйКажущаяся плотность, кг/м333003300330033003330Предел прочности на изгиб (20°С), МПа260250450320360Модуль упругости (20°С), ГПа320-320320320Теплопроводность (20°С), Вт/(м·К)180 - 220200180180180Коэффициент теплового расширения (25-1000°С)6,24,05,04,74,7Диэлектрические потери, (1 МГц, 25°С)0,00030,00030,0003Диэлектрическая проницаемость, (1 МГц, 25°С)8,79,08,79,09,0Объемное удельное сопротивление, (20°С), Ом·см10151014101410131013Шероховатость поверхности, мкм--0,3-0,6Сравнение ионных источниковИсточник с замкнутым дрейфом электроновИсточник типа «Кауфман»ТермокатодАнод0,0004МагнитВлияние шероховатости подложки на элементы тонкопленочных ИМСТонкопленочные резисторыВерхняя обкладкаДиэлектрикТонкопленочные конденсаторыМежэлементнаяразводкаНижняяобкладкаКерамическая подложка AlNПри изготовлении тонкопленочных конденсаторов сначала наносится металлический слойнижней обкладки, затем диэлектрик и, наконец, слой верхней обкладки.

Толщина пленокметаллических обкладок и диэлектрика измеряется микронами. Чтобы избежать короткогозамыкания обкладок и электрического пробоя диэлектрика, шероховатость подложки должнабыть значительно меньше толщины пленки. Необходимо отметить, что диэлектрические пленкичувствительны даже к единичному дефекту на поверхности подложки. Поэтому при низкойчистоте поверхности подложки практически нельзя изготовить качественные конденсаторы.Керамическая подложка AlNРезисторРезисторы нанесенные на более грубые поверхности, имеют большее удельноесопротивление, меньшие температурные коэффициенты, худшую стабильность впроцессе термостарения и большой разброс поверхностного сопротивления.Ионный пучокОбласть плазмы разрядаИонно-оптическиесеткиУскоряющая сеткаДостоинства1.

Низкое напряжение, при котором зажигается разряд (~20 В).2. Механизм зажигания разряда позволяет получать однородныймноголучевой ионный пучок с достаточно равномернымраспределением плотности плазмы.3. В системе «Кауфман» возможна фокусировка ионного пучкас его последующим электростатическим отклонением.Недостатки1. Наличие термокатода не позволяет использовать источникдля формирования ионных пучков химически активных газов.2.

Сложная многоапертурная оптика.3. Ограниченная плотность ионного тока.Достоинства1. Возможность использования во многих технологическихоперациях.2. Возможность формирования ионных пучков химическиактивных газов.3. Высокая однородность плотности ионного тока.4. Обработка крупногабаритных изделий.Недостатки1. Отсутствие независимого контроля тока и энергии ионнов..