Пленочные интегральные микросхемы

Пленочная интегральная микросхема представляет собой схему, элементы которой образованы совокупностью пленок различных материалов, нанесенных на общее основание (подложку).

На практике широко применяются пленочные микросхемы, состоящие из резисторов, конденсаторов и соединительных проводников. Составные части пленочных микросхем (пленочные элементы) получают путем последовательного нанесения на подложку пленок из токопроводящих, магнитных, диэлектрических и других материалов.

Пленочные элементы имеют ряд преимуществ по сравнению с навесными объемными микроэлементами. Так, например, резисторы обладают малым уровнем шумов, большим удельным сопротивлением, конденсаторы - повышенной стабильностью, хорошим температурным коэффициентом. Метод напыления тонких пленок позволяет создавать не только функциональные микросхемы, но и полосковые СВЧ-элементы, электронно-управляемые переключатели мощности и различного рода RС-цепи с распределенными параметрами.

Свойства пленок во многом зависят от физических и химических свойств подложек. В качестве подложек используются специальные сорта стекла (С-41-1, С-48-3), высокоглиноземистая керамика (22ХС), ситалл (СТ-1, СТ-50-1) и бериллиевая керамика.. Подложки могут быть квадратной или прямоугольной стандартной формы. Толщина подложек в зависимости от их размера составляет 0,6; 1 и 1,6 мм.

Комплекс работ, связанных с определением оптимальных геометрических размеров пленочных элементов микросхемы, их формы, методов соединения, а также последовательности нанесения слоев пленки на подложку, называется топологией. В зависимости от топологии для изготовления микросхемы используются различного рода трафареты, выполняемые с помощью фотолитографии или электроискровым методом из медной фольги, никеля, стали и других материалов толщиной 0,07...0,15 мм. Трафареты накладывают на подложку, закрывая ту ее часть, которая не предназначена для напыления. Наиболее сложным процессом при нанесении пленочных элементов является совмещение трафаретов, так как для изготовления отдельных микросхем иногда требуется наложение до 15 трафаретов.

Пленки по толщине разделяют на толстые (несколько десятков микрон) и тонкие (единицы микрон). Толстые пленки наносят на подложку методом шелкографии, вжигания и электрохимического осаждения. Достоинством толстопленочных микросхем является возможность применения для их изготовления простейшей технологии без использования дорогостоящего оборудования. Тонкие пленки в отличие от толстых позволяют создавать прецизионные пассивные элементы с параметрами более широкого диапазона, однако их производство требует больших затрат на специальное вакуумное оборудование. Нанесение тонких пленок осуществляется путем термического испарения в вакууме, распыления бомбардировкой ионами и химического осаждения. Следует заметить, что изготовление активных элементов (диодов, транзисторов) из пленок не получило практического применения из-за сложности выполнения и низких параметров. Поэтому для этой цели широко используются гибридные интегральные микросхемы.