Типовые техпроцессы изготовления тонкопленочных ГИС
(пассивных) Масочный ТП наиболее распространен в серийном производстве; основан на осаждении пленок через съемные маски каждого слоя из одного материала. При этом нанесение пленок осуществляют термическим испарением или ионно – плазменным напылением. ТП включает следующие операции: 1. Нанесение через маски резистивного материала 2. Нанесение через маски проводящего материала 3. Формирование трехслойной структуры пленочных конденсаторов 4. Нанесение защитного слоя Фотолитографический процесс основан на нанесении нескольких слоев пленок различных материалов в вакууме в виде сплошных покрытий с последующим получением конфигурации каждого слоя методом фотолитографии. Этот метод по точности и плотности размещения элементов превосходит масочный. Однако сложно проводить после каждой фотолитографии очистку от травителей, влияет травитель на другие слои. Поэтому изготавливают 2-хслойные ГИС. ТП: 1. Наносят сплошной резистивный слой 2. Наносят слой материала контактных площадок и соединений 3. Наносят слой фоторезиста 4. Экспонирование 5. Проявляют 6. Химическое травление контактных площадок и соединений 7. Получение конфигурации резисторов (фотолитографией) 8. Формирование защитного слоя с помощью фоторезиста В процессах фотолитографии применяют как негативные, так и позитивные фоторезисты. Данный ТП широко используется при изготовлении цифровых ИМС. Комбинированный ТП основан на комбинации фотолитографического и масочного способов. Фотолитографию используют для формирования пленочных элементов сложной конфигурации, а масочный для простой и тех, которые невозможно изготовить фотолитографией. ТП включает: 1. Напыление сплошного резистивного слоя 2. Напыление в 2-3 слоя для внутренних схемных соединений 3. Первая фотолитография для формирования контактных площадок и внутренних соединений 4. Вторая фотолитография для формирования пленочных резисторов 5. Через маски напыляют нижние обкладки, диэлектрик и верхние обкладки конденсаторов в одном вакуумном цикле 6. Формирование защитного слоя, либо напыление через маски, либо фотолитографией после нанесения защитного покрытия Электронно – лучевая технология. Применяют электродную гравировку ИМС, содержащих только пленочные резисторы и соединения. ТП: 1. Напыление сплошного слоя резистивной пленки 2. Напыление проводящего слоя 3. 1-ое фрезерование для получения проводников 4. 2-ое фрезерование – резисторов Возможна автоматизация процесса путем управления лучом электронов магнитным или электрическим полем по заданной программе. Используют для получения резисторов с высокой точностью и соединений. Танталовая технология. Металлические пленки из тантала являются исходным материалом для формирования катодным распылением проводящих, резистивных и емкостных элементов. Так, применяя реактивное катодное распыление, получают пленки с большим диапазоном удельного сопротивления, используя анодирование пленок тантала – диэлектрические слои. Т. о. преимущества этой технологии следующие: 1. Используется один материал – тантал 2. Пленки стабильны и надежны во времени 3. Анодированием получают диэлектрик для конденсаторов, защиту резисторов и корректировку их номинала 4. Высокое поверхностное сопротивление достигается при низком ТКC и достаточной стабильности 5. Пленка Ta2O5 обладает высокой электрической прочностью, высоким значением диэлектрической проницаемости, невосприимчивостью к влаге и высокой добротностью 6. Тантал невосприимчив к радиации Однако практически невозможно изготовление многослойных структур, т. к. при фотолитографической обработке нарушаются геометрические размеры нижних слоев тантала.
Типовой ТП танталовой технологии: 1. Катодным распылением наносят сплошную пленку тантала 2. Фотолитография проводников и нижней обкладки конденсаторов 3. Очистка от фоторезиста и нанесение термическим испарением сплошного слоя алюминия 4. Фотолитография алюминиевой контактной маски, фоторезист не удаляют с поверхности алюминия 5. Электролитическое анодирование для наращивания на незащищенных участках окиси тантала Ta2O5, служащего диэлектриком для конденсаторов и защиты резисторов от коррозии 6. Удаление фоторезиста с алюминиевой пленки 7. Осаждение сплошной пленки Al 8. Фотолитография внешних обкладок конденсаторов В других вариантах типового ТП для получения конфигураций проводящих пленок используют съемные диэлектрические маски и электронно – лучевую гравировку.
|
