Klasifikace
Podle koncentrace a rozložení parametrů součástek v pasivní síti se tenkovrstvé integrované obvody dělí na dva typy: koncentrované parametry a distribuované parametry. První je použitelný od nízkofrekvenčního po mikrovlnné pásmo, zatímco druhý je použitelný pouze pro mikrovlnné pásmo.
Vlastnosti a aplikace Ve srovnání s tlustovrstvými hybridními integrovanými obvody se tenkovrstvé obvody vyznačují širokou škálou parametrů součástek, vysokou přesností, dobrými teplotními a frekvenčními charakteristikami a mohou pracovat v pásmu milimetrových vln. A integrace je vysoká a velikost je malá. Použité výrobní zařízení je však relativně drahé a výrobní náklady jsou vysoké.
Tenkovrstvé hybridní integrované obvody jsou vhodné pro různé obvody, zejména analogové obvody, které vyžadují vysokou přesnost a dobrou stabilitu. Ve srovnání s jinými integrovanými obvody je vhodnější pro mikrovlnné obvody.
Existuje mnoho druhů substrátů používaných v hlavním procesu tenkovrstvých hybridních integrovaných obvodů, nejčastěji používané jsou skleněné substráty, následované sklokeramikou a glazovanými keramickými substráty a někdy safírové a monokrystalické křemíkové substráty. K dosažení těsné montáže a automatizované výroby se obvykle používají standardní substráty.
Existuje mnoho způsobů, jak vytvořit tenký film na substrátu. Při výrobě tenkovrstvých sítí se běžně používá metoda fyzikálního napařování (PVD), někdy se používá i eloxování nebo galvanické pokovování. V metodě fyzikálního napařování se nejčastěji používá proces odpařování a proces naprašování. Oba tyto procesy se provádějí ve vakuové komoře, proto se souhrnně označují jako metody tvorby vakuového filmu. Těmito dvěma způsoby lze vyrábět pasivní součástky, propojení, izolační fólie a ochranné fólie v pasivních sítích. Metoda anodické oxidace může vytvořit dielektrický film a může upravit odpor odporového filmu. Při výrobě mikrovlnných hybridních integrovaných obvodů s distribuovanými parametry se galvanické pokovování používá ke zvýšení tloušťky tenkovrstvých mikropáskových vedení ke snížení spotřeby energie.
Tenkovrstvé materiály V obvodech tenkého filmu existují čtyři hlavní typy filmů: vodivé, odporové, dielektrické a izolační filmy. Vodivé fólie se používají jako propojovací vedení, pájecí plochy a kondenzátorové desky. Odporový film tvoří různé miniaturní odpory. Dielektrický film je dielektrická vrstva různých miniaturních kondenzátorů. Izolační fólie se používá jako izolace příčného vodiče a ochranná vrstva obvodu fólie. Různé fólie mají různé funkce, liší se tedy i jejich požadavky a použité materiály.
Požadavky na vodivé fólie jsou kromě ekonomické výkonnosti především vysoká vodivost, pevná adheze, dobrá pájitelnost a vysoká stabilita. Protože neexistuje žádný materiál, který by plně vyhovoval těmto požadavkům, musí být přijata vícevrstvá struktura. Běžně se používají dvou až čtyřvrstvé struktury, jako je chrom-zlato (Cr-Au), nikl-chrom-zlato (Ni Cr-Au), titan-platina-zlato (Ti-Pt-Au), titan-palladium- zlato (Ti -Pd-Au), titan-měď-zlato (Ti-Cu-Au), chrom-měď-chrom-zlato (Cr-Cu-Cr-Au) atd.
Pólové desky miniaturních kondenzátorů mají mírně odlišné požadavky na vodivé filmy. Jako spodní deska kondenzátoru se často používá hliník nebo tantal a jako horní deska hliník nebo zlato.
Hlavní požadavky na odporové fólie jsou široký rozsah odolnosti fólie, malý teplotní koeficient a dobrá stabilita. Nejčastěji používané jsou chrom-křemíkové řady a řady na bázi tantalu. V chrom-křemíkové soustavě se vyskytují nikl-chrom (Ni-Cr), chrom-kobalt (Cr-Co), nikl-chrom-křemík (Ni-Cr-Si), chrom-křemík (Cr-Si), chrom- oxid křemičitý (Cr-SiO), chrom-křemičitý nikl (NiCr-SiO2). Systém na bázi tantalu zahrnuje tantal (Ta), nitrid tantalu (Ta2N), tantal-hliník-dusík (Ta-Al-N), tantal-křemík (Ta-Si), tantal-kyslík-dusík (Ta-ON), Tantal-křemík-kyslík (Ta-Si-O) a tak dále.
U dielektrických filmů je vyžadována vysoká dielektrická konstanta, vysoká dielektrická pevnost a tangens s nízkou ztrátou. Nejpoužívanější jsou stále křemíkové a tantalové systémy. Tedy oxid křemičitý (SiO), oxid křemičitý (SiO2), oxid tantalu (Ta2O5) a jejich dvouvrstvá kompozitní struktura: Ta2O5-SiO a Ta2O5-SiO2. Někdy se používá také oxid yttrium (Y2O3), oxid hafnium (HfO2) a titaničitan barnatý (BaTiO3).
Aby se snížil parazitní efekt v síti tenkých vrstev, dielektrická konstanta izolačního filmu by měla být malá, takže oxid křemičitý (SiO), oxid křemičitý (SiO2), nitrid boru (BN), nitrid hliníku (AlN), křemík nitrid (Si3N4) atd. jsou vhodné pro mikrovlnné obvody.
Seznam referencí
LIMaissel a R. Glang, Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill, New York, 1970.