Выбор технологического процесса изготовления платы фильтра

Любая технология изготовления платы с пленочными элементами включает в себя два основных этапа: нанесение пленки из проводящего, резистивного или диэлектрического материала на подложку и формирование из этих пленок планарной (то есть в плоскости подложки) конфигурации элементов. Процессы нанесения пленки и формирования рисунка можно осуществлять либо последовательно друг за другом, либо одновременно. Выбор того или иного варианта зависит от природы процесса, величины параметров элементов, ограничений на функциональные параметры по точности, надежности, стабильности и т.д.

Напыление тонких пленок может быть выполнено на основе термического вакуумного испарения или ионно-плазменного распыления материалов. Для осуществления процесса обоснованно выбирается подходящее оборудование.

Для формирования конфигурации проводящего, резистивного и диэлектрического слоя используют различные методы:

- масочный: соответствующий материал напыляют на подложку через съемную или контактную маску;

- фотолитографический: пленка наносится на всю поверхность подложки, а затем избирательно стравливается с отдельными (лишними) участками;

- комбинированный: когда совмещаются масочный и фотолитографический метод.

На основе этих методов для изготовления плат гибридных тонкопленочных интегральных схем (ГИС) и функциональных узлов (ФУ) можно выделить несколько характерных технологических процессов (ТП).

ТП1 – все слои наносятся через съемные маски;

ТП2 – последовательно напыляются материалы резистивных пленок, затем проводящие пленки за один вакуумный цикл на всю поверхность подложки;

ТП3 – последовательность напыления слоев как в ТП2;

ТП4 – резистивный слой и конденсаторы напыляются через маску, а рисунок проводящего слоя – фотолитографией;

ТП5 – через маску напыляются проводники и контактные площадки, рисунок резисторов формируют фотолитографией;

ТП6 – рисунок резистивного слоя формируется фотолитографией, а проводники и контактные площадки напыляются через маску.

Резистивный слой напыляется на всю поверхность, затем проводники напыляются через маску, после чего фотолитография резистивного слоя. Для формирования можно использовать характерный процесс ТП5.

 

Схема технологического процесса изготовления платы ГИС

Последовательность операций:

Схема технологического процесса изготовления платы ГИС

Последовательность операций:

1 Подготовка(очистка) подложек

2 Подготовка установки к напылению

3 Напыление резистивной плёнки на всю поверхность

3.1 Создание предварительного вакуума

3.2 Создание рабочего вакуума

3.3 Запуск рабочего газа

3.4 Подача напряжения анод - катод

3.5 Напыление

3.6 Отжиг плёнок (выдержка 2 – 2,5 часа)

3.7 Запуск воздуха

3.8 Контроль качества и электрофизических характеристик плёнки

4 Подготовка установки к напылению

5 Напыление через маску проводников (формирование длины резисторов)

5.1 Создание рабочего вакуума

5.2 Запуск рабочего газа

5.3 Подача напряжения анод – катод

5.4 Напыление

5.5 Отжиг плёнок (выдержка 2 – 2,5 часа)

5.6 Запуск воздуха

5.7 Контроль качества и электрофизических характеристик плёнки

6 Фотолитография резистивной плёнки(формирование ширины резисторов)

6.1 Нанесение фоторезиста

6.2 Экспонирование и проявление фоторезиста

6.3 Травление проводникового слоя

6.4 Удаление фоторезиста

7 Фотолитография защитного слоя

7.1 Нанесение фоторезиста

7.2 Совмещение и экспонирование

7.3 Проявление фоторезиста.

8. Контроль качества и электрофизических характеристик плёнки

 

Выбор установки напыления

Вакуумная установка УВН-2М-2 предназначена для вакуумного. резистивного напыления тонких пленок. Она состоит из вакуумной системы, подколпачного устройства и электрического шкафа управления.

С помощью вакуумных насосов откачивается воздух из замкнутого пространства-рабочего объема (РО) вакуумной установки.

В условиях высокого вакуума (10^-5 – 10^-6 мм.рт.ст.~1,33 (10^-3 – 10^-4 Па материал, помещенный в испаритель, нагревается и испаряется в направление к подложке.

Атомы (молекулы) испаряемого вещества движутся к подложке, где конденсируются, образуя пленку. Скорость роста пленки, ее структура определяются технологическими параметрами процесса, основными из которых являются температура испарения, температура подложки, давление остаточного газа, молекулярная масса испаряемого вещества и его природа. Имеют значение также и геометрические параметры конструктивных элементов РО.

Реально методом термического вакуумного испарения (ТВИ) напыляют пленки толщиной не более 1,5-2 мкм.

Хорошую адгезию к диэлектрическим подложкам обнаруживают легкоокисляющие металлы, такие, как Al, Cr, Mn, Ti. Плохую адгезию имеют такие высокоэлектропроводные металлы, как Cu, Au, Pt, Pd.

При организации серийного производства изделий всегда стоит задачасокращения доли вспомогательного времени, приходящегося на одно изделие. При обработке ИМС в вакууме вспомогательное время включает установку и снятие подложек (10-15 мин.), откачку системы до рабочего вакуума (1,5-2 ч.при разогретом диффузионном насосе). Основное время – напыление одного слоя 1 – 1,5 мин.

Поэтому для промышленных целей используют многопозиционные вакуумные установки, позволяющие, не нарушая вакуума, последовательно или одновременно обрабатывать несколько подложек.

 

Рис.2. Схематическое изображение вакуумной системы установки УВН-2М-2.

1 –карусель испаритель; 2 –экраны; 3 – диаграмма; 4 – карусель трафаретов и подложек; 5 –нагреватель подложек; 6 –датчик сопротивления пленки; 7 – электроды ионной очистки; 8-коллектор; 9-заслонка