пособие (774869), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Для получения керамических подложек с чистотойповерхности 12 класса необходима керамика мелкокристаллическойструктуры с размерами зерен не более 3 мкм, однофазная с минимальнымсодержанием стекла. Этим требованиям удовлетворяют чистые окислы. Внастоящее время основным материалом для подложек является окисьалюминия Аl2О3; в особых случаях применяется окись бериллия ВеО.Марки керамических материалов для подложек:1) 22ХС - 96% А12О3, кристаллическая фаза 89%;2) поликор - 99,7% А12О3, кристаллическая фаза 99%;3) брокерит - 95-98% ВеО+(3...5)% А12О3, CaO, SiO2.39Особенностью подложек из окиси бериллия является их высокаятеплопроводность (210 Вт м./град), превосходящая теплопроводностьчистого бериллия и даже алюминия.Большинство керамических подложек имеет заметную кривизну(~0,04 мм/мм) и шероховатость поверхности, возникающую при отжиге.
Дляобеспечения необходимой чистоты поверхности подложку подвергаютшлифованию с последующим полированием.Основные достоинства керамических подложек:1) высокая теплопроводность (на 1—2 порядка выше, чем уситалловых);2) высокая механическая прочность;3) высокая нагревостойкость (до 2000°С);4) малый тангенс угла диэлектрических потерь.Однако керамические подложки уступают стеклянным и ситалловымпо чистоте поверхности и плоскостности, а также имеют более высокуюстоимость, особенно подложки из брокерита. Подложки из брокерита в стораз дороже подложек из стекла, что объясняется высокой стоимостью сырьяи сложностью производства.
Полировка керамических подложекувеличивает их стоимость в три раза.Керамические подложки применяют для изготовления толстопленочных ИС. Основные параметры материалов дли подложек гибридныхИС приведены в табл. 1.Таблица 4.1Материал подложкиСтеклоСиталлКерамикаС- 41- 1 СТ- 50-1 22ХС Полико БрокерритКласс чистоты1413-141212...
1414ε при f = 1 МГцtgδ при f = 1 МГцУдельное сопротивлениеρv Ом мКоэффициенттеплопроводности, Вт/м °СТемпература размягчения,°СТКЛР 1/°СПредел прочности приизгибе, МПа~7.52-10-310108,515 10-з101110,36-10-4101210,510-410126,36-10-410131,21,4213221062093016501650-41х10-7550х10-78064х10-746075х10-728061х10-7150Теплопроводность материалов для подложек.Наиболее важным тепловым параметром материалов для подложек ИСявляется теплопроводность.
Теплопроводность определяется коэффициентом40теплопроводности σт , который представляет собой отношение количестватепла Q, переданного в единицу времени τ через единицу площади S, кградиенту распределения температуры по длине образца (dt/dl):σт =Q*dl /S*dt*τ(4.1)В твердых диэлектриках передача тепла осуществляется за счетколебания ионов или молекул в узлах кристаллической решетки(теплопроводность за счет фононов).
Единицы измерения коэффициентатеплопроводности: 1 Вт/м*°С = 2,39*10-3 кал/см*с*°С = 0,86 Ккал/м*ч*°С.Из определения теплопроводности следует, что разность температурдвух поверхностей подложки толщиной Δl обратно пропорциональнатеплопроводности образца:Δt = Q*Δl/ σт*S*τ(4.2)Непосредственное определение коэффициента теплопроводностиявляется сложной физико-химической задачей. В данной работе оценкатеплопроводности подложки производится качественно на основанииизмерения разности температур между двумя поверхностями подложки, однаиз которых является теплонагруженной.Порядок выполнения работыОписание экспериментальной установки.Установка включает в себя: измерительный прибор стрелочного типа,макет с вмонтированным в него подложками и источник питания ВИП-009Рис. 4.141В макете две подложки из ситалла и поликора.
Нагрев подложекосуществляется за счёт прикреплённых к ним резистивных элементов.Коммутация включения прогрева подложек осуществляется переключателем«ситалл-поликор». Когда одна подложка нагревается, вторая остаетсяхолодной.К каждой подложке прикреплены две термопары – Т2 (снагреваемой стороны) и Т1 (с обратной стороны подложки). Температура взоне крепления термопары измеряется стрелочным прибором, каждоемаленькое деление шкалы которого соответствует 30 С .Экспериментальная часть.1.
Заготовить таблицу.Материал подложкиСиталлПоликорτ (мин)Т10СТ2 0С∆Т=(Т2-Т1)0С1236далее через3 мин1236далее через3 мин2. Внимательно изучить описание экспериментальной установки.3. Установить переключатель «ситалл-поликор» в положение «ситалл».4. Снять зависимости Т1 = f(τ) и T2 = f(τ) для подложки из ситалла:а) засечь время и включить источник питания;б) через 1 минуту попеременно устанавливая галетный переключатель(Т1) (Т2) для ситалла в положение Т1 и Т2;в) измерить температуру в точках Т1 и Т2 по стрелочному прибору;г) занести результаты в таблицу и посчитать сразу ∆Т;д) измерять температуру в точках Т1 и Т2 в означенных в таблицевременных интервалах до тех пор пока полученная разность температур ∆Тне будет равна предыдущей (состояние насыщения).5. Установить переключатель «ситалл-поликор» в положение «поликор».6.
Снять зависимости для поликора, устанавливая галетный переключатель вположение (Т1) и (Т2) для поликора (аналогично п.4). Выключить источникпитания ВИП-009 по окончании работ.427. Построить графики зависимости ∆Т=f(τ) для каждой подложки.Содержание отчета1. Цели и задачи исследования.2. Результаты измерений.3. Графики зависимости ∆Т = f(τ) для различных материалов.4.
Анализ полученных зависимостей и общие выводы по работе.Контрольные вопросы.1. Требования, предъявляемые к материалам подложек ИС.2. Свойства подложек из стекла.3. Свойства и технология получения ситалловых подложек.4. Подложки из керамики, состав, свойства, применение.5. Теплопроводность подложек, способы ее определение и влияниетеплопроводности на область примененияЛитератураМатериалы микроэлектронной техники / Под ред. В.М. Андреева –М.:«Радио и связь», 1989 г.43СОДЕРЖАНИЕВведение3.Работа № 1. Исследование свойств полупроводниковых материалов4.Работа № 2.
Исследование параметров диэлектриков.14.Работа № 3. Изучение свойств магнитных материалов.25.Работа № 4. Исследование тепловых свойств материалов для подложекинтегральных схем.36..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
