Технология получение подложки

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Подложки ГИС являются диэлектрическим и механическим основанием для пленочных и навесных элементов и служат теплоотводом. Материал подложки должен обладать следующими свойствами и характеристиками: 1) высоким сопротивлением изоляции и электрической прочностью; 2) большим коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи теплоты от тепловыделяющих элементов (резисторов, диодов, транзисторов) к корпусу микросхемы; 3) достаточной механической прочностью; 4) устойчивостью к воздействию химических реактивов в процессе подготовки поверхности подложки перед нанесением пленок; 5) стойкостью к воздействию нагрева в процессе нанесения тонких пленок и термообработки толстых пленок; 6) способностью к механической обработке (резке и т.д.).

Структура материала подложки и состояние ее поверхности влияют на параметры пленочных элементов. Большая шероховатость поверхности подложки снижает надежность тонкопленочных резисторов и конденсаторов, т.к. микронеровности уменьшают толщину резисторных и диэлектрических пленок [6].

В качестве подложек для гибридных ИС используют ситалл, фотоситалл, высокоглиноземистую и бериллиевую керамику, стекло, поликор, полиамид, а также металлы, покрытые диэлектрической пленкой.

Ситаллы—это стеклокерамические материалы, получаемые путем термообработки (кристаллизации) стекла. Большинство ситаллов получено в системах Li₂О-Аl₂О₃-SiO₂-ТiO₂ и RО-Al₂О₃-SiO₂-ТiO₂ (КО типа СаО, МgО, ВаО).

Ситалл имеет ряд преимуществ перед стеклами. Он хорошо обрабатывается, выдерживает резкие перепады температуры, обладает высоким электрическим сопротивлением, газонепроницаем, а по механическим свойствам в 2 – 3 раза прочнее стекла. В отличие от большинства высокопрочных кристаллических материалов ситалл хорошо обрабатывается. Его можно прессовать, вытягивать, прокатывать и отливать центробежным способом. Температура деформации ситалла выше, чем температура начала размягчения исходного стекла. Он обладает высоким электрическим сопротивлением, которое несколько уменьшается с повышением температуры. По электрической прочности ситалл не уступает лучшим образцам вакуумной керамики. Ситалл имеет высокую сопротивляемость истиранию, обладает высокой химической стойкостью к кислотам.

Ситаллы или стеклокристаллические материалы получают из стекол специального состава при помощи контролируемой кристаллизации. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой, поэтому иногда их называют стеклокерамикой. Структура ситаллов представляет собой смесь очень мелких (размерами 0, 01-1 мкм) беспорядочно ориентированных кристаллов (60-95%) и остаточного стекла (40-5%). Исходное стекло по химическому составу отличается от остаточного стекла, в котором накапливаются ионы, не входящие в состав кристаллов. Такая структура создается в стеклянных изделиях после двойного отжига: первый отжиг нужен для формирования центров кристаллизации, второй – для выращивания кристаллов на готовых центрах. Для образования кристаллов в стекла вводят Li₂O, TiO₂, Al₂O₃и другие соединения.

Ситаллы получают преимущественно по стекольной технологии из вязкой стекломассы спецсостава. Помимо нее применяется в масштабе керамическая технология. В процессе ситаллизации стекла наиболее существенно изменяются следующие его свойства:

1. Расчет механической прочности, особенно испытание на изгиб. Причина состоит в том, что поверхностные трещины, наталкиваясь на кристаллы, не могут разравниваться так интенсивно как в стекле.

2. Повышается нагревостойкость и температура начала деформации, так как диапазон температур размягчение-плавление значительно сужается по сравнению со стеклами [7].

Резка подложки

Ситалл — твердый и хрупкий материал. Эти свойства ситалла определяют способы его механической обработки и выбор абразивных материалов.

Алмаз — самый твердый материал. При обработке ситалла используются как природные, так и синтетические алмазы, уступающие первым по механическим свойствам.

В настоящее время при резке слитков ситалла на пластины в качестве режущего инструмента применяют металлические диски с внутренней алмазной режущей кромкой (рисунок 1.2.1).

Рисунок 3.1.2.1 – Металлический диск с внутренней алмазной режущей кромкой

1 — металлический диск; 2 — алмазная крошка

Режущий инструмент (диск) растягивается и закрепляется в специальном барабане на головке шпинделя станка для резания. Слиток разрезается диском с алмазной кромкой при вращении шпинделя (3000 - 5000 об/мин.). Скорость движения слитка при его перемещении перпендикулярно оси режущего диска составляет 40 - 50 мм/мин. (для слитков диаметром 60 мм не более 20 - 30 мм/мин.). После отрезания очередной пластины с помощью автоматической системы происходит возврат слитка в исходное положение, а также, перемещение его на заданный шаг. Устройство для закрепления слитка позволяет поворачивать слиток в горизонтальной и вертикальной плоскостях на требуемые углы по отношению к плоскости вращения алмазного диска и тем самым обеспечивает ориентированную резку. Станок снабжен системой подачи воды для охлаждения режущего диска и вымывания отходов резки (частичек выкрошенного ситалла).

Рисунок 3.1.2.2 — Схема установки для резки алмазным диском:

а — внутренний способ резки; б — гребенчатый способ резки

1 — барабан; 2 — диск; 3 — алмазное покрытие; 4 — оправка;
5 — пластина; 6 — слиток

Поверхность пластин, полученных после резки, не удовлетворяет требованиям, которые предъявляют к качеству поверхности ситалла при планарной технологии. После чего идет следующий этап механической обработки [7].

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒