Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Компоненты стекла смешивают, дробят, расплавляют при температуре 1000...!200 ' Г, резко охлаждают водой для кристаллизапии. Закристаллизованную массу измельчают в порошок с размсрами частиц пс болсс 1О мкм. Порошок используют для приготовления фритты, в которую также входят ацетон, термопластичная целлюлоза, бутилкарбитол. После подготовки поверхности стального основания производится осаждение стеклянной фритты (чаще методом электрофореза). Для увеличения электрической прочности или в случае некачественного покрытия в отверстиях подложки фритта может наноситься дважды.
Для нанесения фритты на стальные подложки кроме электрофореза применяют еще 3)егоды седид)ентации и печагш Эмаль наносят как на одну, так и на обе стороны подложки. При одностороннем покрытии фритта может наноситься разбрызгиванием (пульверизацией). Покрытие сушат при температуре 300' С в течение 4 ч (кроме покрытия, полученного седиментацией). Фритту вжигают в кислородосодержащей атмосфере при температурах 700...900' Г. Для создания диэлектрических покрытий на стальных основаниях начали использовать и керамику, применяя распыление в плазме дугового разряда алюмооксидпой керамики (96 % А(303) или композиции на ее основе с весовыми добавками 2% окиси титана.
При использовании в качестве основания СЭП нержавеющей стали на сталь наносят нихромовую пленку в качестве адгезионного слоя для лучшей адгезии эмали к подложке. Методы нанесения толстых пленок па СЭП почти не отличают.ся от применяемых в обычной толстопленочной технологии, но с учетом того, что СЭП имеют гораздо большие размеры, чем керамические (103...10) ем~). Обычно используют трафаретную печать через проволочный трафарет; иные методы нанесения пасты — пульверизация, нанесение кисточкой.
Для обеспечения качественного покрытия стенок сквозных отверстий (рнс. 9.9) двусторонних СЭП применя- 289 1 ют специальные пасты с необходимыми реологическими свойствам (вязкостью, поверхностным натяжением), обеспечивающими затекв. ние в отверстия и обволакивание краев отверстий пастой. Высокие технологические характеристики эмали позволяют использовать большое число различных совместимых с СЭП проводниковых резистивных и диэлектрических паст.
Толстопленочная разводка на СЭП. Наиболее широко применяются проводниковые пасты на основе Ац, Ад, Ац+Р(, Ай+Рг(, Ац+Рг(+Р! и других благородных металлов, которые совмещаются с резистивными пленками из окиси рутения и многими диэлектрнчески ми м атер вал ам и. Пасты на основе благородных металлов вжигают при максимальных температурах 700...900' С на воздухе. Суммарный цикл вжигання составляет 45...60 мин. Время вжигання при максимальной температуре 5.. 1О мин. Пасты на основе составов серебро — платина обладают хорошей адгезией к эмали, хорошо паяются н свариваются. Они вжигаются на воздухе при температуре 850...925 ' С.
Получена минимальная ширина проводников — 0,2 мм. Площадка размерами 2Х2 мм обеспечивает усилие на отрыв более 4,4 кг. Усилие на отрыв приваренного алюминиевого провода диаметром 25 мкм составляет от 10 до 12 г. Высокое разрешение по ширине толстопленочных проводников нз золота и серебра — 50 мкм и лучше (для обычных методов трафаретной печати от 75 мкм до 125 мкм) получено на СЭП путем применения в качестве маски позитивного полимерного фоторезиста, на который экспонируется требуемый рисунок схемы. Проводящая паста, представляющая суспензию мелкоднсперсного металлического порошка (с размерами менее 40 мкм) и стеклянной фритты, наносится кисточкой и прилипает к вязкой поверхности незаполимеризованных участков фоторезиста. В процессе последующей термообработки (при температуре 800,~ ...900 ' С) фоторезист полностью выгорает, а проводниковая паста~ расплавляется и спекается с подложкой.
Толщина получаемых пленок проводников от 3 до 7 мкм, т. е. находится ближе к толщ не тонких (около 1 мкм), а не толстых (50...70 мкм) пленок Продолжает совершенствоваться технология применения паст основе неблагородных металлов (Сц, Х(, А1), что связано с повышением цен на золото, серебро, палладнй и платину, а также с некоторыми технологическими преимуществами медных проводящих паст. Наибольшее внимание уделено исследованиям толстых пленок на основе меди благодаря ее оптимальным свойствам и невысокой цене. Цена проводящих медных паст составляет примерно 50 ~о от цены серебряных паст.
Толщина проводящих пленок на основе меди составляет 150...200 мкм. Пленки на основе меди при высокой адгезии к СЭП обладают хорошей способностью к пайке, сварке, высокой устойчивостью к растворителю в припое 270 Толстопленочные резисторы на СЭП. Разработаны и применяются резнстивные пасты для СЭП в основном на базе неблагородных металлов (Сц, %, Сг), а также на базе окиси рутения. Методы приготовления н нанесения на СЭП резистивных паст на основе неблагородных металлов, а также технологические режимы сушки и обжига в основном такие же, как и для соответству-- ющих проводящих паст, но используются трафареты с меньшими размерами отверстий в сетке.
Резистивные пленки неблагородных металлов вжигаются в среде азота, имеют удельные сопротивления от !О Ом/(:3 до 2 МОм/Е3 и хорошо совмещаются с медными проводящими пленками. Наиболее часто используемые для СЭП резистнвные пленки на основе окиси рутения имеют удельное сопротивление от 100 Ом! С) до ! МОмуС) и вжигаются на воздухе. Для соединения с этими резистнвными пленками используются проводящие пленки нз золота и сплава серебро — палладий. Подгонка, резисторов. Успешно применяется воздушно-абразивная и лазерная подгонка резисторов на основе неблагородных металлов и на основе окиси рутения. При лазерной подгонке в случае несовпадения ТКЛР резистора и подложки могут образовываться микротрещины.
В результате этого у резистора может постепенно увеличиваться сопротивление в течение срока службы. Поэтому композиции стекол для резистнвных паст должны подбираться согласованно по ТКЛР с эмалью СЭП. Полученные после лазерной и воздушно-абразивной подгонки резисторы на СЭП ' имеют удовлетворительную стабильность. Диэлектрические эмалевидные пленки в гибридных БИС н МСБ на СЭ)Т. Для изоляции мест пересечений проводников в многоуровневых коммутационных структурах на СЭП разработаны эмалевые покрытия на основе кристаллизирующихся стекол. Состав эмалей для межслойной изоляции подбирается из условия наиболыпего приближения ее к ТКЛР эмали на СЭП.
Согласование по ТКЛР достигается за счет подбора добавок-модификаторов, аналогичных модификаторам эмали СЭП. Кроме этого, состав эмали должен обеспечить качественную диэлектрическую пленку, т. е свести до минимума образование пор и раковин, особенно часто встречающихся в структурах медный пленочный проводник — эмаль. Существенной проблемой стеклокристаллической эмали для межслойндй изоляции медных пленочных проводников является возможность диффузии ионов меди в эмаль и взаимодействие этих ионов с компонентами эмали, что приводит к значительному снижению сопротивления изоляции и может быть причиной короткого замыкания между соседними уровнями коммутации.
Эмалевая пленка для межслойной изоляции наносится методом трафаретной печати. Применяются такие же трафареты, как и для нанесения проводннковой пасты. Технологические режимы сушки и вжигания эмали совпадают с режимами для вжигания проводящих и резистивных паст. Вжигание проводится в нейтральной сре- 271 де, когда используются медные проводники. Для этого же состава эмали вжигание осуществляется на воздухе в случае применения проводников из благородных металлов. Процесс нагрева при вжигании не должен быть очень быстрым Его необходимо подбирать таким образом, чтобы при кристаллизации эмали не образовывались раковины и трещины. После обжига эмалевая пленка имеет относительно плотную структуру с незначительной пористостью.
Причем поры не сквозные, замыкания между уровнями коммутации не возникает. Электрические характеристики эмали для межслойной изоляции таковы: сопротивление изоляции (при Т=25'С) 1О'" Ом; диэлект((ическая проницаемость (при Т=25 "С и !'=10'...10' !'ц) — 9...10; тангенс угла диэлектрических потерь при тех же условиях не превышает 0,005; электрическая прочность изоляции при 25' С > 500. Адгезия медных проводников к эмалевой пленке — хорошая. Усилие отрыва алюминиевой проволоки, приваренной ультразвуком к' медной пленке, составляет 10..18 г.
Такие показатели эмали отвечают требованиям для применения ее в межслойной изоляции. Органические материалы для создания пленочных элементов гибридных БИС на СЭП. Органические материалы для толстых пленок СЭП находятся в стадии разработки. Предполагается, что на их основе будут созданы пасты всех видов, в которых стекло и другие компоненты, кроме металлической фазы, будут заменены полимерными материаламн (эпоксидные и фенольные смолы, полиимидный лак). Их предполагаемые преимущества неоспоримы: снижение толгцины пленочных элементов и расхода материалов, повышение разрешающей способности, снижение температуры формирования элементов, использование в качестве проводящего компонента порошкообразного углерода, отверждение на воздухе с применением ультрафиолетовой, инфракрасной или СВЧ-обработки и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
