PL99120B1 - Sposob wytwarzania mikroelementow elektronicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mikroelementów elektronicz¬ nych, a zwlaszcza rezystorów lub kondensatorów albo ich zespolów, przeznaczonych do budowy hy¬ brydowych elektronicznych ukladów scalonych.

Stan techniki. Znane sa dwa zasadnicze sposoby wytwarzania elektronicznych ukladów scalonych.

Jeden z nich nazywany monolityczny polega na wytwarzaniu w plytce krzemowej pokrytej war¬ stwa dwutlenku krzemu elementów biernych lub czynnych. Przez otwory w warstwie dwutlenku krzemu kolejno dyfunduje sie w glab materialu zanieczyszczenia donorowe lub akceptorowe i uzys¬ kuje sie zlacza p-n rozlozone wewnatrz plytki we¬ dlug zadanego ukladu. Zlacza te wykorzystuje sie zwykle jako tranzystory, diody lub kondensatory, natomiast jako rezystory wykorzystuje sie obszary jednego typu p lub n odizolowane od krzemowego podloza zaporowo spolaryzowanym zlaczem. Pola¬ czenia miedzy tymi elementami sa realizowane we¬ wnatrz plytki przez mase krzemu oraz przez na¬ lozenie na powierzchnie plytki sciezek przewodza¬ cych odizolowanych od podloza warstwa dwutlen¬ ku krzemu. Technika ta wymaga precyzyjnego pro¬ jektowania ukladów, gdyz wszystkie elementy u- kladu sa powiazane elektrycznie przez podloze, co prowadzi do szkodliwych sprzezen, które wplywaja zasadniczo na wlasciwosci ukladu. Niedogodnoscia tego sposobu jest wystepowanie wiekszej ilosci; wielkosci pasozytniczych, gorsza stalosc temperatu¬ rowa oraz trudnosci w uzyskaniu elementów bier¬ nych o parametrach mieszczacych sie w waskich granicach tolerancji.

Drugim zasadniczym sposobem wytwarzania elek¬ tronicznych ukladów scalonych jest sposób hybry¬ dowy, który polega na nalozeniu na przyklad przez naparowywanie w prózni, na nieprzewodzace pod¬ loze, zwykle w postaci niewielkiej plytki szklanej, ceramicznej lub krzemowej, sieci cienkowarstwo¬ wych elementów biernych a zwlaszcza rezystorów i kondensatorów albo ich zespolów oraz polaczen miedzy nimi i doprowadzen zewnetrznych i na umocowaniu w okreslonych miejscach na tak przy¬ gotowanej plytce, uzwojen cewek indukcyjnych lub elementów czynnych takich jak na przyklad diody i tranzystory, które nastepnie laczy sie z nalozo¬ nym na plytke ukladem sciezek przewodzacych i dalej z wyprowadzeniami zewnetrznymi na przy¬ klad z nózkami oprawki. Niedogodnoscia tego spo¬ sobu sa duze wymiary zespolów elementów bier¬ nych oraz koniecznosc stosowania obudowanych e- lementów czynnych, co wynika ze specyfiki monta¬ zu glównie metoda lutowania.

W typowym sposobie hybrydowego wykonywa¬ nia ukladów scalonych, w oparciu o technike cien¬ kowarstwowa, stosuje sie jako podloze plytki szkla¬ ne lub ceramiczne. Mozna takze stosowac, jak to podaje w katalogu firma Spraaue Electric Co, plyt¬ ki krzemowe, przy czym zastosowanie ich wykazu- 9912099 120 3 je szereg niedogodnosci wynikajacych glównie z wysokich wymagan stawianych temu materialowi.

W tym przypadku nalezy stosowac krzem o bardzo duzej opornosci wlasciwej, co pociaga koniecznosc uzyskiwania bardzo czystego krzemu, trudnego do 5 otrzymania i kosztownego; przy zastosowaniu krze¬ mu o mniejszej opornosci, ze wzgledu na mozli¬ wosc wystapienia szkodliwych sprzezen i uplyw- nosci w zespolach rezystorów lub kondensatorów, wymaga sie zwiekszenia odleglosci miedzy poszcze- 10 gólnymi elementami, co pociaga za soba zwieksze¬ nie wymiarów ukladu.

Istota wynalazku. Celem wynalazku jest otrzy¬ manie rezystorów i kondensatorów lub ich zespo¬ lów, albo innych elementów biernych o wymiarach 15. mniejszych niz uklady uzyskiwane w typowej tech¬ nice hybrydowej przy jednoczesnym uzyskaniu du¬ zej dopuszczalnej obciazalnosci moca rzeczywista wlasciwa dla ukladów uzyskiwanych w technice monolitycznej. Zostalo to rozwiazane, wedlug wy- 2q nalazku, w ten sposób, ze na podloze, które stano¬ wi cienka plytka krzemowa z warstwa izolacyjna, korzystnie warstwe tlenków lub azotków wytwo¬ rzona w procesie termicznego traktowania plytki we wlasciwej dla danego procesu atmosferze, na- 25 nosi sie w znany sposób korzystnie przez naparo¬ wywanie w prózni warstwy rezystywne, przewodza¬ ce lub dielektryczne, przy czym kazda naniesiona warstwe poddaje sie procesowi chemigrafii, za po¬ moca którego dzieli sie naniesiona warstwe na ele- 39 menty o ksztaltach figur geometrycznych, najko¬ rzystniej prostokatów lub kwadratów usytuowa¬ nych na plytce w rzedach i szeregach wzajemnie do siebie prostopadlych, po czym plytke z tak wy¬ tworzonymi elementami poddaje sie procesowi sta- 35 bilizacji w prózni lub atmosferze ochronnej w o- kres-lonej temperaturze, a nastepnie rozcina sie plytke dzielac rzedy i szeregi elementów na niej usystematyzowanych tak aby uzyskac mikrostruk¬ tury. 40 Sposobem wedlug wynalazku uzyskuje sie mi¬ krostruktury o duzej powtarzalnosci parametrów elektrycznych, przy czym elementy te mierzy sie kolejno, co umozliwia zaznaczenie wadliwych struk¬ tur oraz dostrojenie niektórych z nich do zada- 45 nych wartosci jednym ze znanych sposobów na przyklad za pomoca elektroerozji. Uzyskane mi¬ krostruktury sa przydatne do uzytku w ukladach hybrydowych, w których mozna je montowac wraz z elementami czynnymi nieobudowanymi za pomo- 50 ca stopu eutektycznego Au-Si lub klejenia przy uzyciu zywic, przy czym polaczenia wewnetrzne najkorzystniej wykonuje sie za pomoca drutowych polaczen technika termokompresji lub ultradzwie¬ ków. Zaleta wynalazku jest mozliwosc wytworze- 55 nia ukladów hybrydowych o mniejszych wymiarach niz w technice grubowarstwowej, odznaczajacych sie stosunkowo dobra izolacja elektryczna miedzy podzespolami oraz wzglednie duza obciazalnoscia moca rzeczywista poszczególnych elementów z u- M Bltk 1442/78 r..

Cena 4 4 wagi na duza przewodnosc cieplna, zwlaszcza re¬ zystorów wytworzonych na powierzchni plytki krze¬ mowej z warstwa izolacyjna w porównaniu z re¬ zystorami wykonanymi na podlozu szklanym lub ceramicznym. Ponadto istotna zaleta sposobu we¬ dlug wynalazku jest, ze wzgledu na wieksza swo- oode konstruowania ukladów niz w technice mo¬ nolitycznej oraz mozliwosci dostrojenia wartosci elementów rezystywnych ukladu, latwosc dobrania mikroelementów o wlasciwych parametrach do bu¬ dowy ukladów hybrydowych.

Przyklad wykonania wynalazku. Plytke krzemo¬ wa o grubosci okolo 0,15 mm pokryta warstwa izo¬ lacyjna dwutlenku krzemu umieszcza sie w urza¬ dzeniu do naparowywania cieknich warstw, gdzie naparowywuje sie rezystywna warstwe stopu Ni- -Cr, która nastepnie poddaje sie procesowi chemi¬ grafii, w wyniku którego naniesiona warstwe dzie¬ li sie na poszczególne elementy rezystywne. Na¬ stepnie plytke myje sie i usuwa sie pozostalosci procesu chemigrafii, suszy sie i na wysuszona plytke naparowuje sie przewodzaca warstwe alu¬ minium, po czym powtórnie poddaje sie plytke procesowi chemigrafii, w którym w miejscach pól montazowych i polaczen miedzy elementami pozo¬ stawia sie warstwe aluminium, nastepnie plytke myje sie i po wysuszeniu mierzy sie wartosc po¬ szczególnych elementów oporowych, po czym plyt¬ ke poddaje sie stabilizacji termicznej i powtór¬ nym kontrolnym pomiarom, a nastepnie dzieli sie plytke na poszczególne zespoly elementów.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania mikroelementów elektro¬ nicznych, a zwlaszcza rezystorów i kondensatorów polegajacy na tym, ze na podloze nanosi sie korzy¬ stnie przez naparowywanie w prózni warstwy re^ zystywne, przewodzace lub dielektryczne, przy czym kazda naniesiona warstwe poddaje sie pro¬ cesowi chemigrafii, za pomoca którego dzieli sie naniesiona warstwe na elementy o ksztaltach fi¬ gur geometrycznych, najkorzystniej prostokatów lub kwadratów usytuowanych w rzedach i szere¬ gach wzajemnie do siebie prostopadlych, przy czym plytke z tak wytworzonymi elementami poddaje sie procesowi stabilizacji w prózni lub atmosferze ochronnej w okreslonej temperaturze, a nastepnie rozcina sie plytke dzielac rzedy i szeregi elemen¬ tów na niej usystematyzowanych tak, aby uzyskac mikrostruktury, znamienny tym, ze jako podloze stosuje sie plytke krzemowa z warstwa izolacyjna.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako warstwe izolacyjna stosuje sie warstwe tlen¬ ków wytworzona korzystnie w procesie utleniania.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako warstwe izolacyjna stosuje sie warstwe azot¬ ków wytworzona korzystnie w gazowym procesie termicznym. 110 egz. A4 5 zl >