Cтепаненко - Основы микроэлектроники (989594), страница 37

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

Текст из файла (страница 37)

6.21. Термокомирессия стае внешних контактов операция разводки кристалла на ножке осуществляется только в автоматизированном процессе. По окончании монтажа кристалла на ножке следует корпусирозание, т.е. окончательное внешнее оформление транзистора. Ножка корпуса соединяется с крышкой (рис. 6.20) путем горячей или холодной сварки (последняя по существу близка к термокомпресии). Корпусирование предполагает также защиту кристалла от влияния внешней среды, поэтому его проводят либо в вакууме, либо в среде инертного газа (азот, аргон). Бескорпусные варианты транзисторов описаны в следующем разделе.

Главная специфика сборочных операций применительно к интегральным схемам состоит в том, что корпуса ИС многовыводные: у простых ИС количество выводов составляет 8 — 14, а у больших доходит до сотен н более. Номенклатура корпусов для ИС довольно разнообразна: наряду с круглым корпусом, похо- 205 6,11. Технология товкоплеиочиых гибридиых ИС жим на транзисторный (см. рис. 6.20), используются прямоугольные корпуса: металлические или пластмассовые, с выводами, лежащими в плоскости корпуса или перпендикулярными ей (рис, 6.22).

Выбор корпуса в значительной степени зависит от назначения аппаратуры и способов ее конструирования. Рис. 6.22. Типичные корпуса иетегральиых схем 6.11. Технология тонкопленочных гибридных ИС Согласно определению, приведенному в разделе 1.2, гибридные ИС представляют собой совокупность пленочных пассивных элементов и навесных активных компонентов. Поэтому технологию тонкопленочных ГИС можно разбить на технологию тонкопленочных пассивных элементов и технологию монтажа активных компонентов. Изготовление пассивных элементов. Тонкопленочные элементы ГИС осуществляются с помощью технологических методов, описанных в разделе 6.8, т,е. путем локального (через маски) термического, катодного или ионно-плазменного напыления того или иного материала на диэлектрическую подложку.

В качестве масок длительное время использовались какладиьсе ие. глаллические трафареты. Такие трафареты представляли собой тонкую биметаллическую фольгу с отверстиями-окнами. Основу трафарега составлял слой электрохимически нанесенного никеля толщиной 10-20 мкм. Последний определял размеры окон, т.е.

Рисунок трафарета, а слой бериллиевой бронзы выполнял роль несущей конструкции. Серьезные недостатки металлических накладных трафаретов заключаются в том, что, во-первых, в процессе напыления пленок происходит напыление на сами трафареты, что меняет их толщину и по- 6.11. техлологхл еоикоплелочлнх глзриавых ИС 207 ний, которых мы не будем касаться. Заметим лишь, что с помощью фотолитографии не удается получать многослойные структуры типа конденсаторов.

Однако это ограничение не очень существенно, так как в последнее время предпочитают использовать в ГИС навесные конденсаторы (ради экономии площади). Для резистивных пленок чаще всего используют хром, нихром (М1 — 80ойо, Сг — 20'/о ) и кермет из смеси хрома и моно- окиси кремния (1:1). Метод напыления для этих материалов— термический (вакуумный). Омические контакты к резистивным пленкам (полоскам) осуществляются так„как показано на рис. 6.23. Для обкладок конденсаторов используют алюминий, причем до напыления нижней обкладки (прилегающей к подложке) приходится предварительно напылять тонкий лодслой из сплава СгТ1, так как адгезия алюминия непосредственно с подложкой оказывается недостаточной.

Для диэлектрических слоев пленочных конденсаторов по совокупности требований (большая диэлектрическая проницаемость з, малый тангенс угла потерь 1яб, большая пробивная напряженность и др.) наибольшее распространение имеют моно- окись кремния 810 и моноокись германия ОеО. Особое место среди диэлектриков занимают окислы ТазОз и А110з, которые получают не методом напыления, а методом анодирования нижних металлических обкладок (Та или А(). Для проводниковых пленок и омическнх контактов используют„как правило, либо золото с подслоем СгТ1, либо медь с подслоем ванадия (назначение подслоев — улучшить адгезию с подложкой).

Толщина проводящих пленок и контактных площадок обычно составляет 0,5 — 1 мкм. Размеры контактных площадок от 100х100 мкм и более. Толщина наносимых пленок контролируется в процессе напыления. Для этого используются несколько методов. Один из них, пригодный только в случае резистивных пленок, состоит в использовании так называемого свидетеля. Свидетель представляет собой вспомогательный (не входящий в структуру ГИС) слой, напыляемый одновременно с рабочими слоями, но расположенный на периферии подложки и снабженный двумя заранее предусмотренными внешними выводами. Через зти выводы осуществляется контроль сопротивления свидетеля в про- Глава 6. Технологические осяозы микроэлектроники а) б) з) г Рис.

6.23. Получение тонкопленочных резисторов мего- дом фотолитографии: а — фоторезистнзз маска (3) поа рисунок проводящего слоя; б — готовый рисунок проводящего слоя (2); в — фоторезистязя маска (3) под рисунок резистизяого слоя; г — готовый резистор .с проводящими выводами степенно приводит их з негодность. Во-вторых, металлические трафареты мало пригодны при катодном и ионно-плазменном напылении, так как металл искажает электрическое поле н, следовательно, влияет на скорость напыления.

Поэтому в последние годы от металлических накладных трафаретов практически отказались и используют для получения необходимого рисунка фотолитографию — метод, заимствованный из технологии полупроводниковых ИС. Фотолитографию осуществляют следующим образом. На подложку наносят сплошные пленки необходимых материалов„например, резистивный слой и поверх него — проводящий слой. Затем поверхность покрывают фоторезистом и с помощью соответствующего фотошаблона создают в нем рисунок для проводящего слоя (например, для контактных площадок будущего резистора, рис. 6.23, а). Через окна в фоторезистной маске проводят травление проводящего слоя, после чего фоторезист удаляют.

В результате на пока еще сплошной поверхности резистивного слоя получаются готовые контактные площадки (рис. 6.23, б). Снова наносят фоторезист и с помощью другого фотошаблона создают рисунок полоски резистора (рис. 6.23, в). Затем проводят травление, удаляют фоторезист и получают готовую конфигурацию резистора с контактными площадками (рис. 6.23, г). Конечно, важно, чтобы травитель, действующий на проводящий слой, не действовал на резистивный и наоборот.

Имеется и еще ряд ограниче- 6.11 Техиеиегии ееикеилеиечиых гиаридимх ИС 209 ных элементов. Только после контроля пластины скрайбируются и снабжаются навесными компонентами. ГИС могут, как и ИС, помещаться в корпусе или (в бескорпусном исполнении) герметизироваться в составе аппаратуры. Монтаж навесных компонентов.

В качестве навесных компонентов используются бескорпусные диоды, транзисторы, резистивные и конденсаторные сборки, а также бескорпусные ИС и БИС. Рассмотрим пример. Простейшим вариантом бескорпусного транзистора является кристалл, полученный после скрайбирования, к трем контактным площадкам которого присоединены тонкие проволочные выводы и который защищен от внешней среды каплей эпоксидной смолы, обволакивающей кристалл со всех сторон.

Такой транзистор приклеивается к подложке вблизи тех пленочных элементов, с которыми он должен быть соединен, после чего проволочные выводы транзистора методом термокомпрессии присоединяются к соответствующим контактным площадкам на подложке. Имеется два других варианта бескорпусных транзисторов, монтаж которых осуществляется иначе. Первый вариант называется транзистором с шариповылги выводами (рис. 6.24, а). Шарики диаметром 50 — 100 мкм связаны с контактными площадками транзистора, а через них — с тем или иным слоем кремния: эмиттерным, базовым или коллекторным. Материалом для шариков служит золото, медь или сплав Яп — ВЬ.

Из того же материала на диэлектрической подложке пленочной ГИС делаются кон тактные столбики высотой 10 — 15 мкм и диаметром 150 — 200 мкм, расположенные в точном соответствии с расположением шариков на кристалле кремния (рис. 6.24, б). Соединение шариков со столбиками осуществляется лгетодолг перевернутого моп пгажа (англ. термин Игр-с)ир): кристалл транзистора переворачивается »вверх ногами», т.е. шариками вниз, и накладывается шариками на столбики подложки (рис.

Характеристики

Список файлов книги