РПЗ (1058799), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Например, при фотолитографическом методе коэффициент формы находится впределах от 0,1 до 100. Для низкоомных (kф < 0,1) и высокоомных (kф > 100) резисторовприменяютразбиениепоследовательнонасоответствующиесоединенных,соответственно)комбинации(параллельноэлементарныхилирезисторовсразрешенными коэффициентами формы.Точностьконструкторскойлинейныхизготовлениятонкопленочныхрезисторовопределяетсякакпогрешностью, обусловленной дискретностью шага выполненияразмеровэлементов,такипроизводственнойневоспроизводимостьюпараметров. Для обеспечения выполнения номинальных значений резисторов стребуемым допуском применяют различные способы их юстировки.

Сопротивлениетонкопленочного резистора определяется удельным поверхностным сопротивлением и линейными размерами, т.е. регулирование величины сопротивления можно осуществлять,изменяя в процессе изготовления или после формирования элемента ту или инуюхарактеристику.Эффективнаяширинарезистивногоэлементаможетбытьуменьшена путем выполнения прорезей в теле резистивной дорожки лучом лазераили электроэрозионным способом. Длина прорезей в теле резистивного элемента недолжна уменьшать заданную мощность элемента. Изменение удельного сопротивлениядостигается термообработкой (расфокусированным лучом лазера, пропусканием черезрезистор импульсов тока, отжигом в печи и т.п.), химической (травление) илиэлектрохимической (анодное окисление) обработкой, ионной имплантацией.Классификация резистивных материалов.12Все резистивные материалы, используемые в микроэлектронике, можно условноразделить на три группы [1]:Металлы,ихсоединенияиметаллическиесплавысвысокимудельным сопротивлением (Сг, Та, Re, Pt, Ni, NiCr,W, Vo, TaN и др.).Сильнолегированные полупроводники (SnO2 с добавками, In2O3, силициды исплавы на их основе).Металлодиэлектрические смеси керметы (Cr-SiO, CrSi2-SiO2 и др.).Наибольшую применяемость для изготовления тонкопленочных резисторов получилихром и тантал.Пленки хрома используют в диапазоне удельных сопротивлений 50-500 Ом/□ призначениях ТКС - (3-6)-1О-4 К-1.

Нанесение пленок хрома осуществляют сублимацией ввакууме, т.е. возгонкой из твердой фазы. При хорошем контакте с резистивнымиспарителем из молибдена температура сублимации составляет около 1500 К. В качествеисходного материала для получения пленок хрома могут быть использованы «чешуйки»электролитически рафинированного хрома, хромовые покрытия, электролитическиосажденные на вольфрамовую проволоку и отожженные в водородной среде; приизготовлении дискретных резисторов на цилиндрических основаниях нанесение пленокхрома осуществляют путем пиролиза элементоорганических соединений.Структура пленок хрома, полученных термическим испарением, представляетсобой агрегаты чистого металла в решетке изолирующего оксида хрома Сr2О3.

Процесснанесения хрома весьма чувствителен к скорости осаждения и давлению остаточныхгазов, что приводит в некоторых случаях к «самопассивации» пленок и затруднениям приих размерной обработке в травильных растворах на основе НС1. Часто прибегают кэлектрохимическому инициированию процесса травления либо путем введения в растворионов трехвалентного хрома, либо приведением в контакт с травимой поверхностьюалюминиевой проволоки. Считается, что наиболее приемлемыми условиями длянанесения пленок хрома являются: давление в камере установки ~10-4 Па, температураподложки при осаждении - 300-350 °С, скорость осаждения 1-3 нм/с.Нихромявляетсянаиболеедешевымхромосодержащимматериаломдляизготовления пленочных резисторов.

Чаще всего, используется хромоникелевый сплавХ20Н80 (Ni 75 - 78%, Сг - 20-23 %, Мп - 1,5 %, Fe – остальное.Основной проблемой термовакуумного нанесения нихрома является значительная разницав давлении паров никеля и хрома (например, при 1279 К хром испаряется в 300 разбыстрее, чем никель) и повышенная активность нихрома при взаимодействии сметаллическим материалом испарителей. Травление пленок жидкостным травлением13возможно лишь при очень малых скоростях осаждения. Диапазон удельных поверхностных сопротивлений нихромовых пленок обычно заключается в пределах от 5 до 400 Ом/□.Пленки тантала находят применение в основном для изготовления резистивных элементовМСБ СВЧ-диапазона.

Тантал является тугоплавким металлом (3300 К) и его пленкиполучают методами электронно-лучевого испарения из водоохлаждаемого тигля илиавтотигельным способом) и ионно-плазменным распылением.Параметры тонкопленочных резисторовСреди основных параметров тонкопленочных резисторов микросборок выделяютcледующие[1]:номинальное сопротивление, которое определяется геометрическими размерами исвойствами материала элемента;температурный коэффициент сопротивления (ТКС);номинальная мощность рассеяния, которую резистор может рассеивать припостоянной электрической нагрузке и при определенной температуре окружающейсреды;коэффициент напряжения (КН), который показывает изменение сопротивления приприложении к нему различных напряжений и характеризует качество резистора,размер зерен, однородность и дисперсность его структуры; этот коэффициентможет быть определен из вольт-амперной характеристики резистора; дляпленочных резисторов КН не превышает 1-2 %;уровень собственных шумов.Кроме указанных параметров, в некоторых случаях выделяют еще характеристики,определяющие точностные и эксплуатационные свойства всего комплекса резисторов наплате МСБ, например точность выполнения отношений номиналов сопротивленийделителей напряжения.В конструкторской документации в качестве основного контролируемогопараметра выступает номинал резистора и допуск на его отклонение.

Значенияостальных параметров обеспечиваются технологией и определяются на этапе отработки.Следуетотметить,чтоприизмерениисопротивленийрезисторов,особеннопрецизионных, накладываются ограничения на величину измерительного напряжения.Так, для резисторов с допустимым отклонением сопротивления и стабильностью ± 0,001% в диапазоне номиналов от 101 до 105 Ом, рассеиваемая при измерении мощность недолжна превышать 0,01 Вт с целью исключения самонагрева резистора [3].142 Технологический процесс создания микрокоммутационной платы2.1 Подготовка пластины2.2 Нанесение изоляционного слоя SiO22.3 Нанесение и отжиг резистивного слоя2.4 Формирование резистивных элементов2.5 Напыление медного слоя2.6 Формирование контактных площадок и медных проводников2.7 Нанесение толстого изоляционного слоя SiO22.8 Плазмо-химическое травление изоляционного слоя SiO22.9 Нанесение адгезионного слоя и вакуумное напыление медной плёнки152.10 Формирование второго слоя металлизации2.11 Осаждение защитного изоляционного слоя SiO22.12 Иммерсионное осаждение золота на подслой хим.

никеляРисунок 4-15 – Технологический процесс создания микрокоммутационной платы3 Методы нанесения тонких плёнок3.1 Характеристики методов распыленияТаблица 3 – Характеристики методов распыления.ХарактеристикаМагнетронноеосаждениеЭлектронно-лучевоеосаждение10-6010-600,2-100,1-0,210^-40,05-0,50,11До 770До 370Скорость осаждения,нм/сЭнергия осаждаемыхчастицРабочее давление, ПаУдельная мощность,рассеиваемая наподложке, Вт/см^2Нагрев подложки впроцессе осаждения, КЕще одним универсальным показателем качества тонкопленочных покрытийявляетсянеравномерностьтолщиныпленки,котораявозникаетврезультатекосинусоидального распределения потока испаряемого или распыляемого материала понаправлениям (Рис.17):dqи ()= qи.Cos. d /,16где qи - масса испаренного или распыленного вещества, кг;  - угол испарения;  телесный угол испарения.

Элементарный участок, на который осаждается тонкая пленка,равенdA0= r 2. d / Cos ,где r - расстояние от источника испарения или распыления до элементарной площадки; - угол конденсации.90dA0dr90dAиРис.17 Распределение испаренных молекул по направлениямРисунок 16 – Распределение молекул по направлениямЗакон Кнудсена записывается в следующем виде:dqи ( , ) qи CosCos.dA0r 2Согласно закону Кнудсена скорость осаждения равнаVо dqи ( , ) qи CosCos, кг/(м2.с).2dA0 tr tКоличество испаряемых или распыляемых атомов или молекул осаждающихся наединицу поверхности в единицу времени равноN о  Vо N A M , атом/(м2.с).Толщину пленки в произвольной точке подложки  (Рис.18) можно рассчитать поформулеhdqи ( , )q l2 2 и2, м,dA0 r  (l   2 )h( x ) ~1(l  x 2 )217где l –расстояние от источника до подложки при =0.х=60/2=30 мм - половина большей стороны платыВарьирую l от x/2 до 2x построим графики распределения толщины тонкопленочногопокрытия, приняв значение толщины в центре платы 1, Также зададим относительноезначение х=1(при 30 мм).Рисунок 17 – Толщина покрытия, полученного при помощи точечного источника взависимости от расстояния от него до подложкиВ итоге получаем, что чем дальше источник от подложки, тем равномернеетолщина, но при этом необходимо учитывать уменьшение производительно, связанное сотдалением подложки.Рисунок 18 – Схемы испарения точечного и дискового источников.При испарителе с радиусом rи (Рисунок 11) толщину пленки в точке  можно рассчитатьVи rи l 2 drи ddt,h   r 4rиtпо следующей формуле:18где = 0 - 2.h2 * tVи l 2rиrи drиr4, где = √2 + ( − u)2ℎ() =2 ∗ ∗ ∗ 2 ∫ 22 20 ( + ( − ) ),где R-радиус магнетронаЕсли l=60 ммh()~(( *r^2-2* ^2*x+ ^3+36* )*atan((r- )/6)+6* *r-6* ^2-216)/(432*r^2-864* *r+432* ^2+15552), , r в смпусть r=2,5 см(магнетрон 2”, d≈50 мм)h()~((6,25 -5* ^2 + ^3+36* )*atan((2,5- )/6)+15* -6* ^2-216)/(2700-2160* ++432* ^2+15552),пусть r=5 см(магнетрон 42”, d≈100 мм)h()~((25 -10* ^2 + ^3+36* )*atan((5- )/6)+30* -6* ^2-216)/(10800-4320* ++432* ^2+15552),Рисунок 19 – Толщина покрытия, полученного при помощи дискового источника взависимости от его радиуса193.2 Магнетронное напылениеРисунок 20 – Схема магнетронного распыленияДостоинства:+ Универсальность+ Однородность получаемой плёнки+ Регулируемая скорость нанесения+ Сохранение стехиометрии+ Большой ресурс мишени+ Хорошая адгезия+ Низкая температура процесса+ Относительная простота конструкцииНедостатки:- Малый коэффициент использования мишени- Поток отражённых ионов аргона- Высокое рабочее давление- Поток высокоэнергетических электроновТехнологическая диаграмма:Как видно из технологической диаграммы время процесса составляет 1800 секунд (30минут).20Рисунок 21 – Технологическая диаграмма3.3 Электронно-лучевой метод напыленияРисунок 22 – Схема электронно-лучевого распыленияДостоинства:+ Испарение тугоплавких материалов+ Почти отсутствует капельная фаза+ Сканирование потока электронов21+ Химическая чистота процесса+ Сверхвысокий рабочий вакуумНедостатки:- Дороговизна испарителя- Высокое напряжение ускорения- Низкий КПД установки- Поток вторичных электронов- Сложноть эксплуатацииТехнологическая диаграмма:Как видно из технологической диаграммы полное время процесса составляет 1260 секунд(21 минуту).Рисунок 23 – Технологическая диаграмма223.4 Двухслойные фоторезистные системыИдея о формировании изображения в тонком верхнем слое с последующимпереносом изображения в толстый нижний слой возникла много лет назад.

Характеристики

Список файлов курсовой работы