PL113263B2 - Method of manufacturing thin layer capacitors for integrated hybrid microcircuits - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkowarstwowych kondensatorów dla scalonych mikro¬ obwodów hybrydowych. Kondensatory te w postaci zwanej chipami przeznaczone sa do wmontowania w obwo¬ dy hybrydowe lub tez po dolaczeniu wyprowadzen i nalozeniu warstwy ochronnej moga byc uzyte jako elemen¬ ty dyskretne do montazu konwencjonalnego.Sposoby wytwarzania kondensatorów cienkowarstwowych znane sa z bardzo wielu publikacji, w bardzo róznych wersjach materialowych i technologicznych. Wspólna cecha znanych rozwiazan jest to, iz na podloze szklane lub ceramiczne nanosi sie warstwe przewodzaca o grubosci od 0,5 do 1 jum metoda metalizacji próznio¬ wej. Metoda obróbki fotolitograficznej uzyskuje sie zadany ksztalt elektrod. Warstwa dielektryka o grubosci w granicach od 0,1 do 1/im (w zaleznosci od potrzeby) nanoszona jest badz metoda selektywnego utleniania elektrochemicznego, badz tez metoda nanoszenia prózniowego poprzez maski mechaniczne. Górna elektroda o grubosci okolo 0,1 /im nanoszona jest równiez metoda prózniowa, przy czym zadany ksztalt uzyskuje sie w kolejnej obróbce fotolitograficznej. W typowym przypadku jezeli dolna elektroda jest np. tantal lub alumi¬ nium, a elektrody wymagaja mikropolaczen lutowanych to dochodzi jeszcze parowanie wielowarstwy lutowni¬ czej na przyklad tytan - miedz, nichrom - miedz albo nichrom - nikiel z nastepujaca po tym jeszcze jedna obróbka fotolitograficzna. Dwie ostatnie operacje moga byc ustawione w innej kolejnosci wzgledem poprzednich.Zasadnicza niedogodnoscia zannego sposobu jest duza ilosc operacji technologicznych, w wyniku których rosnie prawdopodobienstwo powstania defektu w cienkiej warstwie dielektrycznej, równoznaczne z malym uzy¬ skiem po próbie na napiecie przebicia. Niezaleznie od tego cienkie elektrody i doprowadzenia do nich, wnosza opornosci szeregowe, ograniczajace zakres czestotliwosci pracy. Niedogodnosci te sprawiaja, iz zaledwie kilka firm na swiecie opanowalo produkcje kondensatorów cienkowarstwowych, natomiast w olbrzymiej wiekszosci przypadków sa one zastepowane przez tzw. chipy ceramiczne.Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania cienkowarstwowych kondensatorów polegajacego na nanoszeniu na podloze szklane lub ceramiczne warstwy przewodzacej i dielektrycznej.Istota wynalazku polega na tym, ze na warstwe przewodzaca naniesiona na cale podloze nanosi sie warstwe dielektryczna sposobem równiez nieselektywnym to jest nie wymagajacym obróbki fotolitograficznej,2 ' 113263 a nastepnie nanosi sie dwuwarstwe lutownicza, po czym calosc poddaje sie obróbce fotolitograficznej, w wyniku której otrzymuje sie na warstwie dielektryka prostokatne, parami blisko siebie lezace pola metalizowane, stano¬ wiace górne okladki kondensatora. Pola te pokrywane sa spoiwem lutowniczym w znanym procesie zanurzenio¬ wym, po czym podloze rozcinane jest na chipy, tak aby kazdy z nich obejmowal jedna pare metalizowanych i pocynowanych prostokatów. Stanowia one jednoczesnie punkty lutownicze umozliwiajace wmontowanie chipu do ukladu hybrydowego, analogicznie jak inne dotychczas montowane elementy.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest to, ze do wykonania kondensatora potrzebna jest tylko jedna obróbka fotolitograficzna zamiast dotychczas stosowanych trzech lub czterech. Zmniejsza to miedzy innymi w sposób istotny prawdopodobienstwo powstawania defektu w cienkiej warstwie dielektrycznej tojest zwieksza uzysk produkcyjny. Niezaleznie od tego w sposobie wedlug wynalazku zredukowanajest do minimum opornosc szeregowa elektrod, przez co uzyskuje sie znacznie szerszy zakres czestotliwosci poprawnej pracy.; Sposób wedlug wynalazku objasniony jest w przykladzie wykonania.Przyklad. Podloze dielektryczne ze szkla krystalizowanego o wymiarach 60 x 48 mm pokrywa sie warstwa, 99,99 procentowego aluminium o grubosci okolo 1 jum z podkladem okolo 0,02 /im warstwy tytanu.Metale odprowadzane sa z grzejnika wolframowego, w prózni lepszej niz 10"5Tr z szybkoscia wieksza niz 0,01 /im/s. temperatura podloza w czasie parowania utrzymywana jest na poziomie okolo 373°K. Tak naniesio¬ na warstwe aluminium na calej powierzchni czesciowo utlenia sie w procesie utleniania elektrochemicznego, az do otrzymywania warstwy trójtlenku aluminium o grubosci 0,2 /im. Stosuje sie 17-procentowy roztwór pieciobo- ranu amonowego w glikolu etylowym. Temperatura procesu wynosi 293°K ±0,5°K; prad 0,5 mA/cm2 az do uzyskania 200V napiecia na warstwie trójtlenku aluminium. Czasanodyzacji stalonapieciowej wynosi 30 minut.Na warstwe trójtlenku aluminium naparowuje sie warstwe podkladu nichromu o grubosci 0,03/im i natychmiast po tym, w tym samym procesie prózniowym naparowuje sie warstwe niklu o grubosci 0,2 /im. W prostej operacji zbedna czesc naparowanej dwuwarstwy wytrawia sie selektywnie stosujac maskowanie fotolitograficzne. Górne elektrody pokrywa sie spoiwem lutowniczym w postaci stopu cynowo-olowiowego, eutektycznego sposobem zanurzeniowym w temperaturze 513°K. Po procesie separacji, chipy poddane sa napieciu próby 60V wzgledem elektrody aluminiowej.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania cienkowarstwowych kondensatorów dla scalonych mikroobwodów hybrydowych po¬ legajacy na nanoszeniu na podloze szklane lub ceramiczne warstw}' przewodzacej i dielektrycznej, znamien¬ ny t y m, ze cale podloze pokrywa sie warstwa przewodzaca, na która nanosi sie warstwe dielektryczna równiez sposobem nieselektywnym, a nastepnie nanosi sie dwuwarstwe lutownicza, po czym calosc poddaje sie obróbce fotolitograficznej, w wyniku której otrzymuje sie blisko siebie lezace pola metalizowane stanowiace górne okladki kondensatora, które pokrywa sie spoiwem lutowniczym w znany sposób, po czympodloze rozci¬ na sie na chipy tak, aby kazdy z nich obejmowal jedna pare metalizowanych, pocynowanych prostokatów.Prac. Poligr. UP PRL. Naklad 120 + 18 egz.Cena 45 zl. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania cienkowarstwowych kondensatorów dla scalonych mikroobwodów hybrydowych po¬ legajacy na nanoszeniu na podloze szklane lub ceramiczne warstw}' przewodzacej i dielektrycznej, znamien¬ ny t y m, ze cale podloze pokrywa sie warstwa przewodzaca, na która nanosi sie warstwe dielektryczna równiez sposobem nieselektywnym, a nastepnie nanosi sie dwuwarstwe lutownicza, po czym calosc poddaje sie obróbce fotolitograficznej, w wyniku której otrzymuje sie blisko siebie lezace pola metalizowane stanowiace górne okladki kondensatora, które pokrywa sie spoiwem lutowniczym w znany sposób, po czympodloze rozci¬ na sie na chipy tak, aby kazdy z nich obejmowal jedna pare metalizowanych, pocynowanych prostokatów. Prac. Poligr. UP PRL. Naklad 120 + 18 egz. Cena 45 zl. PL