2021-09-21
62
Технология производства специализированных интегральных схем и различных датчиков для изделий АТЭ начала развиваться в 1980-е гг. Расширение функций приборов, более строгие требования к их надежности, а также необходимость применения бесконтактных датчиков, измеряющих параметры двигателей и других систем автомобилей, потребовали внедрения тонкопленочной технологии. По этой технологии изготавливают микросхемы для цифровых систем зажигания, щитков приборов, датчиков положения и вакуума и т.д.
Тонкопленочные интегральные микросхемы получают посредством последовательного изготовления на общей подложке элементов и соединительных проводников из диэлектрических, резистивных и проводящих пленок толщиной от нескольких сотых до десятых долей микрометра. Основными достоинствами тонкопленочных микросхем являются их высокая температурная стабильность и возможность автоматизации процесса напыления этих пленок, а также получения резисторов и конденсаторов с точными параметрами и широким диапазоном их номинальных значений.
Основные материалы, а также требования, предъявляемые к ним в процессе изготовления тонкопленочных ИС.
Подложка интегральной схемы является основанием для расположения элементов, а также служит теплоотводом. В качестве материалов подложек маломощных И С применяют бесщелочное боросиликатное стекло и ситалл, имеющий ряд преимуществ перед стеклом. Он хорошо обрабатывается, выдерживает резкие перепады температуры, обладает высоким электрическим сопротивлением, газонепроницаем и по механической прочности в 2—3 раза превосходит стекло.
Кроме того, как и в толстопленочной технологии, используют порошковый материал на основе оксида алюминия, обладающий благоприятными механическими, тепловыми и диэлектрическими свойствами. В случаях когда требуется обеспечить эффективный теплоотвод, высокую механическую прочность и жесткость конструкции, применяют металлические подложки (алюминиевые, покрытые слоем анодного оксида, или эмалированные стальные).
Габаритные размеры подложек стандартизованы. Деление стандартной подложки на части, кратные двум и трем, обеспечивает 19 типоразмеров плат (первый типоразмер соответствует длине платы 120 мм и ширине 96 мм). Толщина подложек составляет 0,35—0,6 мм. Их размеры имеют только отрицательные допуски в пределах 0,1 — 0,3 мм. Для получения стабильных результатов поверхность подложки должна быть обработана до высокой степени чистоты.
Перед нанесением тонких пленок подложки тщательно очищают от загрязнений. Механическую очистку осуществляют, протирая их шелковым или ватным тампоном, смоченным растворителем. Для удаления ионов металла подложку последовательно промывают в растворах нескольких кислот и деионизированной воде. Органические загрязнения удаляют путем промывки в нагретом трихлорэтилене с последующей обработкой в растворе щелочи с перекисью водорода.
Степень чистоты поверхности подложек контролируют по состоянию высыхающей пленки воды: при тщательной очистке пленка распределяется сплошным слоем. Если поверхность загрязнена, то пленка будет разрываться и стягиваться к смоченным участкам. Для количественной оценки степени загрязнения измеряют угол смачивания. Другой метод оценки основан на измерении усилия перемещения металлической иглы по поверхности подложки.
Очищенные подложки хранят в герметичных боксах, заполненных осушенным инертным газом, или в 95%-ном этиловом спирте. Окончательную очистку поверхности проводят с помощью ионной бомбардировки или другими методами непосредственно перед нанесением пленок.
В качестве материалов для резистивных пленок используют чистые металлы (в частности, хром и тантал) и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, а также материалы, называемые керметами, которые состоят из частиц металла, распределенных в диэлектрике (например, частиц хрома в оксиде кремния).
На их основе изготавливают высокоомные резисторы. Для получения малых значений температурного коэффициента сопротивления толщина пленок резисторов должна составлять не менее 0,01 мкм.
