Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 58
Текст из файла (страница 58)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ГИБРИДНЫХ БИС И МИКРОСБОРОК В состав гибридных БИС и микросборок в качестве навесны» компонентов могут входить микросхемы высокой степени интеграции)~ каждая из которых содержит до нескольких десятков внешних выводов. Количество навесных компонентов в БИС и мнкросборках может составлять десятки и даже сотни, а площадь подложки для их размещения .
сотни квадратных сантиметров, По выполняемым функциям такие БИС и МСБ соответствуют сложным радиоэлектрон ным узлам н даже устройствам. При разработке и изготовлении гибридных БИС и микросбор приходится решать: проблему теплоотвода, которая часто вынуждае использовать хорошо проводящие тепло металлические подложк проблему повышЕния плотности электромонтажа н связанные с не проблемы помехоустойчивости и снижения количества коптакто что приводит к необходимости использования многоуровневой ра водки. Основой БИС и МСБ является коммутационная плата, содерж щая тонкопленочную систему многоуровневой разводки и, в некот рых случаях, резисторы и конденсаторы. К системе пленочных пр водников предъявляются следуюгцне требования: удельное сопр тивление пленочных проводников гу„<0,01 Ом см, удельная пар зитная емкость между слоями С,(5 пФ!смз.
Материал межуро невого диэлектрика должен иметь низкую диэлектрическую прониц емость, высокую электрическую прочность, высокое сопротивлен 260 ряс. 9,5. Техяологаческяй маршрут изготовления гнбрядяой БИС с пркмеяепяем сквозного анодвроваякя алюмяякя для создания коммутации: н — н ы анис слоя ааю в, б нан генно фа орезнстнвн й ас н, . о а ь ое е а я е внесен лю м нн, — н с е ф резне н агу асан, д — н льнов сановное анпяное проянсле.
нне азю я, фор нр а е ер о о уров я разводя е — а есе е л нон е н, н ня в месте номтвнт н у уровн й развод н н напыл нне второго слон алю н ня, о оре н. операм й н яссе нм фат ре н ныз масок неся озн го н с возя о аннана о оннс ения п.*нн в ю нннн н форм ро анне нтар г уро я рвано н а есенне нн таятныз, атерна о, фор рованне тре ье о урона раза лнн, монга н сбора а есн з помпоне о г — пленяя Ах 2 — люмьа, 3 — ф г резнст, б — апоян й он сел л! Оз, б — первый уровень развеяны. б — нонтантные ма «ряа. ы Уп, Мг, 7 — второй слой Ап В- второй уровень разаолнн, Р— второй с ой анолного оьнсна АЬО: Ш вЂ” тре нй уровень развоннн (Сп.
йн) изоляции, хорошую термостойкость, отсутствие пор и трещин, минимальное влагопоглощение, Технологический маршрут создания многоуровневой разводки (см. $ 5.4) с использованием последовательного анодирования напыляемых пленок алюминия представлен на рис. 9.5. Особенностью этой технологии является включение операции локального анодного окисления алюминия в специально подобранных электролитах, высокая степень планарности коммутационных слоев.
Технологический маршрут создания многоуровневой разводки с использованием термопластиков (см. $5,4, рнс. 5.12) дан на рис. 96. В качестве подложки может быть использована металлическая пластина, обеспечивающая очень хороший теплоотвод от компонентов БИС. ьпаршрут создания разводки с применением полянмяднай пленки представлен на ркс. 9 7. Путем двустороннего травленая поляямядной пленки за один фотолвтографяческкй цикл в ней формаруются отверстия !22 20...50 мкм прк толщкяе пленки 25 мкм я Я 50...70 мкм яа пленке толщиной 50 мкм: колнчество отверстий 261 б) а) у 7 б) е) 8 8,' 7 в г) 263 262 Рис 9.6 Технологический маршрут изготовления гибридной БИС с применением термопластнков н качестне межуровневой изоляции: Π— СОЫ.Н Е ПндЛОжКС у . уо.
Е ~н дпн Н Моажа Крнета ЛОВ ПОЛУ рОВ ПВНКПЕЫК БИГн 6 О Зж полую е д н выа «рассел)кзв реп ый сызрен Д вьют, е е рв ло» т рмпогстлстст, форм р тмине р „а ж а а. н кристаллов, д —. создание первого уров формирование в нем отверстий жтн межтров евин веренев, — олив ю в ро уровни но мутлпнн, э Р р сование ие в е ! — пода а, 2 в у . уо.ы е 3 — кр с алл полупроводниковой мнкросае ы, 4 в гермопласт, 6 в ы в терможыс , 6 в р й ур в разводки; 7 в в арой слой термопласта, 8 в втор й ур е а развод достигает нескольких тысяч прн плошади подложки 60Х48 мм и нескольких де- „в сятков тысяч при плошади 100Х100 и 150Х(50 мм.
При двустороннем травлении полинмнда создае~ся благоприятная для вакуумной металлизации, близкая к конусообразной форма огверстий (см. Рис. 5.13, б) а проколы в пленке фогорезиста не вызывают появления лиэцних отверстий. После создания системы отверстий (рис. 9.7, а) на обе стороны полиимидной пленки наносятси термнчесиим испарением в вакууме слои хром — медь — хром с соотнетствующими толщинами 30 — !000 — 30 нм. Двусторонняя металлизацпя подложек из полнимида осуществляется эа один цикл вакуумного нанесения на установках с планетарным вращением подложен, Перед металлиза(гней полииыидная пленка подвергается термоотжигу при У= =200..250 ' С в течение 15 часов в атмосфере инертного газа (аргон, азот).
Для получения требуемой адгезии металлических пленок к полинмиду необходима специальная активационная химическая обработка поверхности полиимнда в плазме, или в щелочи Рисунок проводящих (нижнего н верхнего) слоев создаетси методом двусторонн фотолитографии по фоторезистивной защитной маске (рис. 9.7, в) и последуюше электролиюуческого осаждения меди на незащищенные участки, в том числе в пе ходных отверстиях (рис.
9.7, г) Слой хрома под фоторезнстом служит ддя предотвращения отслаивания хаши ной маски из фоторезиста при гальваническом осаждении меди. На открыт участках верхний слой хрома до электроосаждения меди удаляетси. Суммарн Рнс. 9.7. Технологический маршрут изготовления гибридной БИС с применением тонкопленочной коммутации на гибкой полиимидной пленке: г — перетоп ое отверстие в полин наной . е е, 2 в слой Сг †Со†Сс; 3 в фоторезист: 4 — юектроли и ес. ин сажленнме слои меди н сплаве зп — вг (около 20 мк 1, 6- припой, 6 в крис алл полуаро один к вой БИС, 7 в ситнллован полл а, 8 в плени ан ра алка а и ал о 3 попюжке толщина покрытия из меди составляет 15...20 мкм.
Это обеспечивает удельное поверхностное сопротивление медной разводки не более 0,00! Ом/С). Для защиты цедной пленки от коррозии в средах с повышенной влажностью на медное покрытие методом гальванического наращивания наносится защитный слой золота или сплава олово — висмут. Формирование двухслойной разводки на полинмидной пленке завершается удалением защитной маски фоторезнста н стравливанием слоев хром — медь — хром с участиов, которые ранее были запдищены фоторезистом (рис 9.7, д). Далее полиимиднвя пленка с двумя уровнями разводки (см. рис. 5.15) направляется на сборку гибрндной БИС. Для обеспечения необходимой жесткости конструкции и эффективного теплоотвода пленка со сформированной на ией разводкой перед установкой кристаллов приклеивается к жесткому основанию.
Таким ,кестким основанием может быть снталл (рис. 7.9, 6), поликор, и, предпочтительнее, алюминиевая подложка Далее методачи сварки или пайки в зависимости от конструкции выводов монтируются кристаллы полупроводнииовых БИС и другие компоненты. Число уровней разнодки можно довести до 10..12 и более путем нарагцнвания числа полиимидных плат с двухуровневой разводкой и электрически изолированных друг от друга полин мидными платами без разводки, ио с переходными отверстиями. Их соединение в единую конструкцию осуществляется методом вакуумной пайки (см.
рис. 5.16). Таким образом, последовательностьтехнологических операций формирования гибридных БИС с использованием пленки направлена на решение следующих задач: травление (полиимида) ддя получения необходимой формы переходных отверстий н окон; создание предварительной металлнзации (вакуумными способамн), обеспечивающей необходимую силу сцепления слоев коммутации и основания из полиимида; совиещение рисунка коммутации (на обеих сторонах подложки) с переходными отверстиями с учетом усддки, присущей всем полимерным материалам; формиронание рисунка схемы на гибкой подложке, избирательное гальваническое наращивание металлиэации дли обеспечения надежного электрического соединения в месте переходНого отверстия межд) коммутационными элементами на разных уровнях и создания условий для присоединения выводов от крнсталлов попупроводниковых БИС к контактным площадкам платы.
9.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ ГИБРИДНЫХ МИКРОСХЕМ Последовательность операций изготовления толстопленочной ГИС, содержагцсй резисторы, навесные и пленочные конденсаторы, проводники и пересечения, активные компоненты с жесткими вывода. ми, армированной рамочными выводами, с герметизацией опрессовкой представлена на рис. 9.8. После очистки и отжига платы на нее наносят и вжигают поочередно с обеих сторон проводящую пасту для формирования проводников.
контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов (рис. 9.8, а), после чего формируют диэлектрик для конденсаторов и пересечений проводников (рис. 9.8, б), Верхние обкладки и пленочные перемычки (рис. 9.8, в) изготавливают из одной пасты. Последними формируют резисторы (рис. 9.8, г), имекпцие самую низкую температуру вжигания. После обслуживания контактных площадок (верхние обкладки конденсаторов, резисторы и диэлектрик припоем не смачиваютси, так как их изготавливают из паст, инертных к припою) производят лазерную подгонку резисторов (рис.
9.8, д). На рис. 9.8, е, ж представлены заключительные сборочные операции: установка выводов, монтаж навесных компонентов и герметизация опрессовкой с использованием пластмассы, после чего производят обрезание рачки и разъединение выводов Надежность толстопленочпых гибридных микросхем, стабильность их параметров обеспечивается на всех этапах изготовления, начиная с разработки и кончая герметизацией. Если испытания не подтверждают соответствия количественных характеристик надежным расчетным данным, проводится анализ всех этапов раз. работки технологического процесса, на основе которого разрабаты. вается комплекс организационных, конструкторских, технологиче ких мер для повышения качества микросхем.
Маршрут производства толстопленочных гибридных БИС с мног уровневой разводкой на многослойной керамической подложке. Изготовление многослойных керамических оснований состоит из нескольких этапов )рис. 5.21, 5.22). Из сырой керамики выполняются отдельные слои, в которых пробиваются фиксирующие отверстия, а затем и отверстия для межслойных соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
