薄厚膜集成电路05基片课件.ppt

《薄厚膜集成电路05基片课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章基片混合电路的基片有三种功能：1.装配器件的机械支撑；2.电气互连图案和批量制造膜元件的基底；3.器件的散热媒质基于基片的基本功能，对基片的选择一般有以下基本要求：1.平整度高，光洁度高为了保证能得到很好的工艺重复性和便于自动化生产，基片表面一定要非常平整。同时，表面光洁度对电路成品率的影响也非常大。薄膜基片的光洁度应小于1000，厚膜基片应小于3微米。2.良好的电气性能为避免相距很近的相邻导线之间的漏电，基片应具有良好的绝缘性能，即要有高的电阻率，其体电阻率最好大于，同时还应有小的介电常数和介质损耗3.高的导热系数随集成度的提高和运用功率的增加，在一些大功率晶体管和电阻器

2、附近，会产生大量的焦耳热，若这些热量不及时散发出去，将使电路过热而损坏。4.与其它材料相匹配的热膨胀系数在实践中发现，如果基片与膜状材料的热膨胀系数相差较大，热应力足以把膜从基片剥离下来，或使电路不稳定。热膨胀系数的匹配可以减少温度循环、温度冲击、焊接和电路功耗变化等引起的热应力。5.良好的机械性能基片应具有高的机械强度，能承受机械冲击应力和焊接、封装、温度循环等的热冲击。6.高稳定性基片应对清洗、光刻、阳极氧化等工艺过程中使用的各种化学试剂稳定，不被腐蚀。中温和高温下，基片不应向外挥发物质，表面结构不随温度而改变。7.良好的加工性能为了降低成本，多采用大片工艺，即在一块较大的基

3、片上制作出许多块相同的膜网络，然后再把它切割成一个个的小片，这种情况基片应易于切割，另外在多基片重叠组装中，要求基片适于打孔。8.价格便宜基片表面在混合电路中，基片的表面性能对电路性能和可靠性影响非常大。由于基片表面直接和淀积材料相接触，特别是表面的缺陷会在淀积过程中延伸到材料中去。图示是探针记录下的典型的基片表面起伏，一般要用三个参数才能精确描述。(b)反映基片上从一个点到另一个点的起伏，称为光洁度(粗糙度)；(c)表示基片上某一位置附近最高点与最低点的距离，称为波动度；(d)表示整个基片上最高点与最低点的距离，称为平整度(翘度)。1)光洁度(粗糙度)光洁度表示了基片上的点与横

4、截面上峰点和谷点中心线的平均偏差。一般用均方根粗糙度RMS表示。在某个方向上把截面上每一点距水平基准线的距离y先平方，求n点的平均值后再开方，水平基准线的选择使线上面峰的面积等于线下面谷的面积，即还有一种称为算术平均粗糙度，简称AA(Arithmeticaverage)式中，a,b,c……为高于或低于基准水平直线的峰或谷的面积；L为探针移动的总距离。此种方法在美、日等国家常用。Ex:薄膜Ni,Cr/TaN电阻厚度为200~400，若作在5000的粗糙表面上，会导致不可重复生产的电阻尺寸，阻值变化很大。有可能形成断裂的/微裂的/有应力的/不连续的膜。这样的问题对厚膜的影响就小得多，

5、因为它的膜厚达几mil,完全可覆盖住粗糙的表面。只要基片的粗糙度不大于电阻薄膜的厚度，薄膜电阻器的方阻、温度系数、稳定性等对基片的粗糙度便不十分敏感。随着基片粗糙度的增大，方阻增大，TCR减少，电阻器的热稳定性下降。薄膜介质的性质对表面的粗糙度是敏感的，这是由于形成表面粗糙的缺陷附近往往会引起电场集中，而使该区域的介质膜易于击穿。例如，对于钽膜电路中结构的钽膜电容器，由阳极氧化得到的钽膜一般厚2000左右，如果基片表面粗糙度大于250，则电容器经常发生低压击穿。基片的光洁度与波动度或平整度无直接关系，基片经过研磨后可以显著地减小波动度和增加平整度，但对光洁度无显著影响，对多晶基片

6、来说，光洁度直接受晶粒大小控制。2)平整度(翘度)基片的平整度反映了基片的翘曲与水平面的总偏差。它对安置掩模，光刻，印刷等工艺有直接影响。如果基片不平整，则通过这些工艺得到的图案会偏离原设计形状。一般常通过基片上最高点与最低点的距离除以基片的长度来衡量平整度，又称基片的翘度。其常用单位为in/in或mm/mm。例如，翘度0.004in/in表示一块1平方英寸的基片表面上，最高点与最低点的距离为0.004in。对厚膜来说翘度是一重要参数，高的翘度将影响丝网印刷的快速恢复距离，进而影响印刷图形的分辨率。测量翘度常用“通过或不能通过”方法。让基片通过被测基片厚度加上允许的最大翘曲的两平

7、行板间的固定距离。此方法是一种低成本的质量控制和验收方法。3)颗粒的粒度颗粒的尺寸和每单位面积内颗粒的数量，可以影响陶瓷表面的光洁度和气相淀积的金属化薄膜的附着力。颗粒的尺寸和密度又是由陶瓷配方中氧化物杂质的性质、数量及烧成条件所决定的。过烧会产生大的颗粒结构和粗糙的陶瓷表面。当烧成时，杂质积聚在颗粒边界处。氧化钠或氧化钾这样的杂质应该避免，因为它们会产生大的尺寸和多孔陶瓷；氧化镁或氧化硅这样的杂质是必要的，因为它们可以促成细的颗粒结构，并有利于形成金属化薄膜附着的化学机理，它们