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薄膜混合集成電路 - 薄膜混合集成電路

 

薄膜混合集成電路 - 正文

　　在同一個(gè)基片上用蒸發(fā)、濺射、電鍍等薄膜工藝制成無源網(wǎng)路,并組裝上分立的微型元件、器件,外加封裝而成的混合集成電路。所裝的分立微型元件、器件，可以是微型元件、半導(dǎo)體芯片或單片集成電路。
　　按無源網(wǎng)路中元件參數(shù)的集中和分布情況，薄膜集成電路分為集中參數(shù)和分布參數(shù)兩種。前者適用范圍從低頻到微波波段，后者只適用于微波波段。
　　特點(diǎn)與應(yīng)用 　與厚膜混合集成電路相比較，薄膜電路的特點(diǎn)是所制作的元件參數(shù)范圍寬、精度高、溫度頻率特性好，可以工作到毫米波段。并且集成度較高、尺寸較小。但是所用工藝設(shè)備比較昂貴、生產(chǎn)成本較高。
　　薄膜混合集成電路適用于各種電路，特別是要求精度高、穩(wěn)定性能好的模擬電路。與其他集成電路相比，它更適合于微波電路。
　　主要工藝 　薄膜混合集成電路所用基片有多種，最常用的是玻璃基片,其次是微晶玻璃和被釉陶瓷基片,有時(shí)也用藍(lán)寶石和單晶硅基片。為了實(shí)現(xiàn)緊密組裝和自動(dòng)化生產(chǎn)，一般使用標(biāo)準(zhǔn)基片。
　　在基片上形成薄膜有多種方法。制造薄膜網(wǎng)路常用物理汽相淀積(PVD)法,有時(shí)還用陽(yáng)極氧化或電鍍法。在物理汽相淀積法中，最常用的是蒸發(fā)工藝和濺射工藝。這兩種工藝都是在真空室中進(jìn)行的，所以統(tǒng)稱為真空成膜法。用這兩種方法，可以制造無源網(wǎng)路中的無源元件、互連線、絕緣膜和保護(hù)膜。陽(yáng)極氧化法可以形成介質(zhì)膜，并能調(diào)整電阻膜的阻值。在制造分布參數(shù)微波混合集成電路時(shí)，用電鍍法增加薄膜微帶線的厚度，以減少功耗。
　　薄膜材料 　在薄膜電路中主要有四種薄膜：導(dǎo)電、電阻、介質(zhì)和絕緣薄膜。導(dǎo)電薄膜用作互連線、焊接區(qū)和電容器極板。電阻薄膜形成各種微型電阻。介質(zhì)薄膜是各種微型電容器的介質(zhì)層。絕緣薄膜用作交叉導(dǎo)體的絕緣和薄膜電路的保護(hù)層。各種薄膜的作用不同，所以對(duì)它們的要求和使用的材料也不相同。
　　對(duì)導(dǎo)電薄膜的要求除了經(jīng)濟(jì)性能外，主要是導(dǎo)電率大，附著牢靠，可焊性好和穩(wěn)定性高。因尚無一種材料能完全滿足這些要求，所以必須采用多層結(jié)構(gòu)。常用的是二至四層結(jié)構(gòu),如鉻-金(Cr-Au)、鎳鉻-金(Ni Cr-Au)、鈦-鉑-金(Ti-Pt-Au)、鈦-鈀-金(Ti-Pd-Au)、鈦-銅-金(Ti-Cu-Au)、鉻-銅-鉻-金(Cr-Cu-Cr-Au)等。
　　微型電容器的極板對(duì)導(dǎo)電薄膜的要求略有不同，常用鋁或鉭作電容器的下極板，鋁或金作上極板。
　　對(duì)電阻薄膜的主要要求是膜電阻范圍寬、溫度系數(shù)小和穩(wěn)定性能好。最常用的是鉻硅系和鉭基系。在鉻硅系中有鎳-鉻(Ni-Cr)、鉻-鈷(Cr-Co)、鎳-鉻-硅(Ni-Cr-Si)、鉻-硅(Cr-Si)、鉻-氧化硅(Cr-SiO)、鎳鉻-二氧化硅（NiCr－SiO2）。屬于鉭基系的有鉭(Ta)、氮化鉭(Ta2N)、鉭-鋁-氮(Ta－Al－N)、 鉭-硅(Ta-Si)、鉭-氧-氮(Ta-O-N)、鉭-硅-氧(Ta-Si-O)等。
　　對(duì)介質(zhì)薄膜要求介電常數(shù)大、介電強(qiáng)度高、損耗角正切值小,用得最多的仍是硅系和鉭系。即氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鉭(Ta2O5)和它們的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)：Ta2O5-SiO和Ta2O5-SiO2。有時(shí)還用氧化釔(Y2O3)，氧化鉿(HfO2)和鈦酸鋇(BaTiO3)等。
　　為了減小薄膜網(wǎng)路中的寄生效應(yīng)，，絕緣薄膜的介電常數(shù)應(yīng)該很小,因而采用氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)等，適合于微波電路。
　　參考書目
　L.I.Maissel and R.Glang, Handbook of Thin Film　Technology, McGraw-Hill,New York,1970.

 

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