Класификация
Според концентрацията и разпределението на компонентните параметри в пасивната мрежа тънкослойните интегрални схеми се разделят на два типа: концентрирани параметри и разпределени параметри. Първият е приложим от нискочестотен до микровълнов обхват, докато вторият е приложим само за микровълнов обхват.
Характеристики и приложения В сравнение с дебелослойните хибридни интегрални схеми, тънкослойните схеми се характеризират с широк диапазон от параметри на компонентите, висока прецизност, добри температурни и честотни характеристики и могат да работят в милиметровия диапазон на вълната. И интеграцията е висока и размерът е малък. Въпреки това, използваното технологично оборудване е сравнително скъпо и производствените разходи са високи.
Тънкослойните хибридни интегрални схеми са подходящи за различни схеми, особено аналогови схеми, които изискват висока точност и добра стабилност. В сравнение с други интегрални схеми, той е по-подходящ за микровълнови схеми.
Има много видове субстрати, използвани в основния процес на тънкослойни хибридни интегрални схеми, най-често използваните са стъклени субстрати, следвани от стъклокерамика и глазирани керамични субстрати, а понякога сапфир и монокристален силиций. За да се постигне стегнат монтаж и автоматизирано производство, обикновено се използват стандартни субстрати.
Има много начини за образуване на тънък филм върху субстрат. Методът на физическо отлагане на пари (PVD) обикновено се използва при производството на тънкослойни мрежи, а понякога също се използва анодизиране или галванично покритие. При метода за физическо отлагане на пари най-често използваните са процесът на изпаряване и процесът на разпрашване. И двата процеса се извършват във вакуумна камера, така че заедно се наричат методи за формиране на вакуумен филм. С тези два метода могат да се произвеждат пасивни компоненти, връзки, изолационни филми и защитни филми в пасивни мрежи. Методът на анодно окисление може да образува диелектричен филм и да регулира съпротивлението на резистивния филм. При производството на микровълнови хибридни интегрални схеми с разпределени параметри, галванопластиката се използва за увеличаване на дебелината на тънкослойните микролентови линии, за да се намали консумацията на енергия.
Тънкослойни материали В тънкослойните вериги има четири основни типа филми: проводими, резистивни, диелектрични и изолационни филми. Проводимите филми се използват като свързващи линии, зони за запояване и кондензаторни пластини. Резистивният филм образува различни миниатюрни резистори. Диелектричният филм е диелектричният слой на различни миниатюрни кондензатори. Изолационният филм се използва като изолация на напречния проводник и защитния слой на филмовата верига. Различните фолиа имат различни функции, така че техните изисквания и използвани материали също са различни.
В допълнение към икономическите показатели, изискванията за проводими филми са главно висока проводимост, здрава адхезия, добра спойка и висока стабилност. Тъй като няма материал, който да отговаря напълно на тези изисквания, трябва да се приеме многослойна структура. Обикновено се използват дву- до четирислойни структури, като хром-злато (Cr-Au), никел-хром-злато (Ni Cr-Au), титан-платина-злато (Ti-Pt-Au), титан-паладий- злато (Ti -Pd-Au), титан-мед-злато (Ti-Cu-Au), хром-мед-хром-злато (Cr-Cu-Cr-Au) и др.
Полюсните пластини на миниатюрните кондензатори имат малко по-различни изисквания за проводими филми. Като долна плоча на кондензатора често се използва алуминий или тантал, а като горна плоча се използва алуминий или злато.
Основните изисквания към резистивните филми са широк диапазон на устойчивост на филма, малък температурен коефициент и добра стабилност. Най-често използваните са сериите хром-силиций и сериите на базата на тантал. В системата хром силиций има никел-хром (Ni-Cr), хром-кобалт (Cr-Co), никел-хром-силиций (Ni-Cr-Si), хром-силиций (Cr-Si), хром- силициев оксид (Cr-SiO), никел хром-силициев диоксид (NiCr-SiO2). Базираната на тантал система включва тантал (Ta), танталов нитрид (Ta2N), тантал-алуминиев азот (Ta-Al-N), тантал-силиций (Ta-Si), тантал-кислород-азот (Ta-ON), Тантал-силиций-кислород (Ta-Si-O) и т.н.
За диелектрични филми се изисква висока диелектрична константа, висока диелектрична якост и нисък тангенс на загубите. Системите със силиций и тантал все още са най-използваните. Тоест силициев оксид (SiO), силициев диоксид (SiO2), танталов оксид (Ta2O5) и тяхната двуслойна композитна структура: Ta2O5-SiO и Ta2O5-SiO2. Понякога се използват и итриев оксид (Y2O3), хафниев оксид (HfO2) и бариев титанат (BaTiO3).
За да се намали паразитният ефект в тънкослойната мрежа, диелектричната константа на изолационния филм трябва да бъде малка, така че силициев оксид (SiO), силициев диоксид (SiO2), борен нитрид (BN), алуминиев нитрид (AlN), силиций нитрид (Si3N4) и др. са подходящи за микровълнови вериги.
Референтен списък
LIMaissel и R.Glang, Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill, Ню Йорк, 1970 г.