RU2264676C1 - Method for producing multilevel thin-film integrated circuits - Google Patents

Method for producing multilevel thin-film integrated circuits Download PDF

Info

Publication number
RU2264676C1
RU2264676C1 RU2004109430/28A RU2004109430A RU2264676C1 RU 2264676 C1 RU2264676 C1 RU 2264676C1 RU 2004109430/28 A RU2004109430/28 A RU 2004109430/28A RU 2004109430 A RU2004109430 A RU 2004109430A RU 2264676 C1 RU2264676 C1 RU 2264676C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boards
windows
level
microcircuit
film
Prior art date
Application number
RU2004109430/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004109430A (en
Inventor
А.А. Штурмин (RU)
А.А. Штурмин
В.Г. Трудников (RU)
В.Г. Трудников
М.Б. Караулов (RU)
М.Б. Караулов
А.Б. Челноков (RU)
А.Б. Челноков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники"
Priority to RU2004109430/28A priority Critical patent/RU2264676C1/en
Publication of RU2004109430A publication Critical patent/RU2004109430A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2264676C1 publication Critical patent/RU2264676C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

FIELD: microelectronics; multilayer structures on substrates made of various materials.
SUBSTANCE: proposed method includes formation of conductor patters in conductor layers and windows in insulator layers by way of photolithography and production of multilayer integrated circuit from conductor and insulator layers incorporating provision for inter-level commutation in the form of electrical connections obtained in insulator layer windows; integrated circuit is formed by sequential alignment of separate single-level thin-film boards and arrangement of permanent links in windows of insulator layers of these boards combining functions of inter-level commutation and physical fixation (mechanical connection) by means of, for instance, sections of conductor layers placed in relative contact condition provided according to desired layout above windows during formation of conductor patters; if physical strength of integrated circuit is found insufficient, its formation is accompanied by production of permanent links in additional windows of insulator layers to function as physical fixation only, for instance by microwelding conductor layer sections brought in mutual contact, these sections being made according to desired layout during formation of conductor pattern above additional windows without including them in mentioned pattern; in the process integrated circuit is formed through both types of windows whose axes are aligned during alignment of boards; for increasing number of boards being interconnected they are formed through windows whose axes in combined boards are spaced apart to reduce sag in conductor layer sections being connected including formation of permanent links in contacting conductor layer sections made in through windows of intermediate boards according to desired layout. This method is suited for use in production of multilevel integrated circuits with wide range of layer thicknesses and is compatible with commonly used integrated-circuit manufacturing technology.
EFFECT: facilitated manufacture, enhanced degree of integration, enlarged range of items produced, enlarged functional capabilities of method, reduced production expenses due to reduced cost of materials and equipment involved.
2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к технологии изготовления многослойных структур на подложках из различных материалов, а именно многоуровневых тонкопленочных интегральных микросхем с многоуровневой коммутацией.The invention relates to the field of microelectronics, in particular, to the technology of manufacturing multilayer structures on substrates of various materials, namely multilevel thin-film integrated circuits with multilevel switching.

Известны способы изготовления интегральных микросхем с многоуровневой коммутацией, представляющие собой последовательный многостадийный процесс формирования слоев проводников различных уровней коммутации с межслойной изоляцией и межуровневой коммутацией, включающий, например, формирование слоя проводников первого уровня коммутации, нанесение на него полиимидной пленки для межслойной изоляции, вскрытие в ней окон под межуровневые контакты посредством импульсного лазерного излучения и формирование второго уровня коммутации методом вакуумного напыления металла с последующей фотолитографией для создания рисунка проводников (см. патент США №4508749, В 44 С 1/22, 1985 г.).Known methods for the manufacture of integrated circuits with multi-level switching, which is a sequential multi-stage process of forming layers of conductors of different levels of switching with interlayer isolation and inter-level switching, including, for example, forming a layer of conductors of the first level of switching, applying a polyimide film on it for interlayer isolation, opening it windows for inter-level contacts by means of pulsed laser radiation and the formation of a second level switching method ohm vacuum metal deposition followed by photolithography to create a pattern of conductors (see. U.S. Patent №4508749, B 44 C 1/22, 1985 YG).

Однако приведенный типичный аналог послойного наращивания многослойной тонкопленочной структуры характеризуется сложностью технологического оборудования и низкой производительностью изготовления.However, the presented typical analogue of the layer-by-layer build-up of a multilayer thin-film structure is characterized by the complexity of technological equipment and low manufacturing productivity.

Известен также способ изготовления двухуровневых тонкопленочных коммутационных плат, включающий нанесение ионно-плазменным распылением на диэлектрическую подложку слоев V-Cu-V-Al первого уровня металлизации, формирование методом селективной фотолитографии с использованием позитивного фоторезиста рисунка проводников первого уровня коммутации и с помощью негативного фоторезиста защитной маски с окнами для переходных контактных столбиков с последующим травлением нижележащих защитного (Al) и адгезионного (V) слоев над проводящей пленкой (Cu) для выполнения самих окон с промежуточной обработкой припоем через окна полученных медных контактных площадок их окунанием в ванну с припоем, приводящим к образованию контактных столбиков, затем нанесение диэлектрической пленки с последующей обработкой припоем для расплавления полученных контактных столбиков вторым погружением в ванну с припоем, приводящим к разрыву диэлектрической пленки и наращиванию столбиков на дополнительную величину, и после чего напыление слоев V-Cu-V-Al для получения второго уровня металлизации с фотолитографическим формированием рисунка проводников второго уровня коммутации (см. а.с. №1358777, Н 05 К 3/46, 1996 г).There is also a known method of manufacturing two-level thin-film patch boards, including applying ion-plasma sputtering on a dielectric substrate layers of V-Cu-V-Al layers of the first metallization level, forming, by selective photolithography using positive photoresist, a pattern of conductors of the first switching level and using a negative photoresist of a protective mask with windows for transition contact posts followed by etching of the underlying protective (Al) and adhesive (V) layers above the conductive film (Cu) for making the windows themselves with intermediate processing of solder through the windows of the obtained copper contact pads by dipping them in a bath with solder, which leads to the formation of contact columns, then applying a dielectric film followed by processing with solder to melt the obtained contact columns by second immersion in the bath with solder, leading to rupture of the dielectric film and the growth of the columns by an additional amount, and then the deposition of V-Cu-V-Al layers to obtain a second level of metallization with photolithography graphically patterning the second switching level conductors (cm. A.S. No. 1358777, H 05 K 3/46, 1996).

Для этого способа изготовления, повышающего выход годных, свойственны технологическая насыщенность производственными операциями, низкая производительность изготовления и ухудшение технологичности техпроцесса из-за необходимости обработки припоем.This manufacturing method, which increases the yield, is characterized by technological saturation with production operations, low manufacturing productivity and a deterioration in the manufacturability of the process due to the need for processing with solder.

Наиболее близким заявляемому способу по решаемой технической задаче - изготовлению многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных микросхем с улучшенными характеристиками качества и техпроцесса выбран способ, представляющий собой формирование двухуровнего рисунка проводников с межслойной изоляцией в виде полиимидной пленки, имеющей окна для межуровневой коммутации, включающий нанесение методом вакуумного осаждения на диэлектрическую подложку слоев хрома, меди, хрома, получение рисунка проводников нижнего уровня коммутации с помощью фотолитографии, с последующим нанесением технологического слоя ванадия и формированием в нем окон на участках межслойной изоляции, которую формируют нанесением слоя полиимида с вскрытием в нем окон для межслойных переходов и последующим удалением технологического слоя ванадия с помощью селективного травления, после чего производят последовательное вакуумное осаждение сплошных слоев ванадия и меди с гальваническим наращиванием слоя меди на очищенной поверхности подложки, с рисунком проводников нижнего уровня коммутации и межслойной изоляцией с окнами для межуровневой коммутации, и последующее формирование рисунка проводников верхнего уровня коммутации с помощью фотолитографии (см. патент РФ №1816170, Н 01 L 49/02, Н 05 К 3/00, опубликован в 2002 г.).The closest to the claimed method for the technical problem to be solved is the manufacture of multilevel thin-film hybrid integrated circuits with improved quality characteristics and the technical process, the method is selected, which is the formation of a two-level pattern of conductors with interlayer insulation in the form of a polyimide film having windows for inter-level switching, including deposition by vacuum deposition on dielectric substrate of layers of chromium, copper, chromium, obtaining a pattern of conductors of the lower level of switching using photolithography, followed by the application of a technological layer of vanadium and the formation of windows in it at the interlayer isolation sections, which is formed by applying a layer of polyimide with opening windows for interlayer transitions in it and the subsequent removal of the technological layer of vanadium by selective etching, followed by sequential vacuum deposition continuous layers of vanadium and copper with galvanic build-up of a copper layer on the cleaned surface of the substrate, with a pattern of conductors of the lower level of switching interlayer insulation and interlayer for switching windows and the subsequent patterning of the upper switching level conductors by photolithography (see. RF patent No. 1816170, H 01 L 49/02, H 05 K 3/00, published in 2002).

Данный способ - прототип также характеризуется общими недостатками послойного наращивания тонкопленочной структуры, такими как сложность техпроцесса и низкая производительность изготовления.This prototype method is also characterized by the general disadvantages of layer-by-layer building up of a thin-film structure, such as the complexity of the process and low manufacturing productivity.

Технический результат предлагаемого изобретения - упрощение техпроцесса и повышение производительности изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем, повышение степени их интеграции и эффективности использования проводникового слоя, расширение ассортимента изделий за счет обеспечения работоспособности предлагаемой технологии в широком интервале толщин слоев изготавливаемых многоуровневых интегральных микросхем, универсализация и расширение области применения способа за счет его совместимости с традиционной технологией изготовления микросхем, а также удешевление изготовления в результате снижения затрат на материалы и оборудование для изготовления многоуровневых микросхем.The technical result of the invention is to simplify the manufacturing process and increase the productivity of manufacturing multilevel thin-film microcircuits, increase the degree of their integration and the efficiency of using the conductive layer, expand the product range by ensuring the operability of the proposed technology in a wide range of layer thicknesses of manufactured multilevel integrated microcircuits, universalize and expand the scope of the method due to its compatibility with traditional technology th chip manufacturing, as well as the depreciation of manufacturing by reducing costs for materials and equipment for the production of multilayer circuits.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем, включающем получение в проводниковых слоях рисунка проводников и выполнение в диэлектрических слоях окон методом фотолитографии и формирование из проводниковых и диэлектрических слоев многослойной интегральной микросхемы, имеющей межуровневую коммутацию в виде электрических соединений, созданных в окнах диэлектрических слоев, микросхему формируют путем последовательного совмещения отдельных одноуровневых тонкопленочных плат между собой и создания в окнах диэлектрических слоев этих плат неразъемных соединений, сочетающих в себе функции межуровневой коммутации - электрического соединения и конструкционного скрепления - механического соединения, посредством, например, микросварки приведенных в положение взаимного контакта участков проводниковых слоев, предварительно топологически предусмотренных над окнами во время получения рисунка проводников, и в случае недостаточности конструкционной прочности микросхемы ее формирование сопровождают созданием в дополнительных окнах диэлектрических слоев плат неразъемных соединений, несущих функцию только конструкционного скрепления, посредством, например, микросварки приведенных в положение взаимного контакта участков проводниковых слоев, предварительно топологически предусмотренных над дополнительными окнами во время получения рисунка проводников без включения этих участков в него, при этом формирование микросхемы производят через оба типа окон, выполненных с осями, совпадаемыми при совмещении плат, и при увеличении числа соединяемых плат - через окна с осями, разнесенными в совмещаемых платах для уменьшения прогиба соединяемых участков проводниковых слоев, включая при топологической необходимости создание неразъемных соединений контактируемых участков проводниковых слоев в сквозных окнах в промежуточных платах.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing multi-level thin-film microcircuits, which includes obtaining conductors in the conductive layers of the pattern and performing photolithography in the dielectric layers of the windows and forming from the conductive and dielectric layers a multilayer integrated microcircuit having inter-level switching in the form of electrical connections created in windows of dielectric layers, the microcircuit is formed by sequentially combining individual single-level thinly of ribbon boards with each other and creating in the windows of the dielectric layers of these boards one-piece connections combining the functions of inter-level switching - electrical connection and structural fastening - mechanical connection, by means of, for example, microwelding of sections of conductor layers brought into position of mutual contact previously provided topologically above the windows during the drawing of the conductors, and in case of insufficient structural strength of the microcircuit, its formation is accompanied the creation in additional windows of the dielectric layers of boards of one-piece joints, carrying out the function of only structural bonding, for example, by micro-welding the sections of the conductive layers brought into the position of mutual contact, previously topologically provided above the additional windows during the receipt of the pattern of conductors without including these sections in it, while microcircuit formation is carried out through both types of windows made with axes that coincide when the boards are aligned, and when the number of of interconnected boards - through windows with axes spaced in compatible boards to reduce the deflection of the connected sections of the conductive layers, including, if topologically necessary, the creation of permanent connections of the contacted sections of the conductive layers in the through windows in the intermediate boards.

Для повышения надежности контакта при прогибе в окнах соединяемых участков проводниковых слоев, последние выполняют с частичным покрытием ими обоих типов окон, в целях повышения эффективности технологии для выполнения участков используют во время получения рисунков проводников исходный слой проводников одноуровневых плат, а для предотвращения замыкания проводниковых слоев промежуточных плат неразъемное соединение контактируемых участков проводниковых слоев через сквозные окна в промежуточных платах создают в условиях напуска диэлектрического слоя в этих окнах.To increase the reliability of contact during deflection in the windows of the connected sections of the conductive layers, the latter are partially coated with both types of windows, in order to increase the efficiency of the technology, the initial layer of conductors of single-level boards is used to obtain the sections to obtain the patterns of conductors, and to prevent the circuit of the intermediate layers of conductors boards one-piece connection of the contacted sections of the conductive layers through the through windows in the intermediate boards create under conditions of inlet di The electrical layer in these windows.

В конкретном осуществлении способа исходные одноуровневые тонкопленочные платы получают путем вакуумного напыления проводникового металла, например, меди, хрома, золота и других на полиимидную пленку или нанесением лака на фольгу из проводникового металла с последующей фотолитографией для получения одноуровневой топологии плат.In a specific implementation of the method, the initial single-level thin-film boards are obtained by vacuum spraying a conductive metal, for example, copper, chromium, gold and others onto a polyimide film or by applying varnish to a foil of a conductive metal, followed by photolithography to obtain a single-level topology of the boards.

В предлагаемом способе предусмотрено соединение плат между собой в конструкцию микросхемы с дополнительным увеличением конструкционной прочности микросхемы посредством нанесения между платами клеевых композиций или усиление соединения плат между собой окунанием сформированной многослойной микросхемы в полиимидный лак с последующей фотолитографией поверхности микросхемы для вскрытия в ней участков под монтаж навесных компонентов и имидизацией полиимидного лака.The proposed method provides for connecting the boards to each other in the microcircuit design with an additional increase in the structural strength of the microcircuit by applying adhesive compositions between the boards or enhancing the interconnection of the boards between each other by dipping the formed multilayer microcircuit in a polyimide varnish, followed by photolithography of the microcircuit's surface to reveal areas for mounting the mounted components in it and imidization of polyimide varnish.

Предлагаемый способ допускает возможность развития технологии заявляемого изготовления микросхем, в соответствии с которой формирование микросхем начинают с соединения одноуровневых тонкопленочных плат с одно- или двухсторонней платой, выполненной на основе общей для всей многоуровневой микросхемы жесткой диэлектрической подложки, например керамики, анодированного алюминия, стеклотекстолита или металлической подложки, и продолжают соединение, соответственно, по одну или обе стороны от этой подложки с пропусканием фрагмента одноуровневой тонкопленочной платы через отверстия, выполненные в общей жесткой подложке, или металлизацией таких отверстий для обеспечения непрерывности межуровневой коммутации микросхемы, а также вариант изготовления, в соответствии с которым формирование многоуровневой микросхемы завершают присоединением к соединенным между собой одноуровневым тонкопленочным платам с обеих их сторон дополнительных одноуровневых плат, выполненных на основе жесткой подложки и снабженных средствами механического соединения многослойной микросхемы, например, конструктивными крепежными элементами для усиления скрепления плат по периметру конструкции микросхемы.The proposed method allows the development of the technology of the claimed manufacturing of microcircuits, in accordance with which the formation of microcircuits begins with the connection of single-level thin-film boards with a single or double-sided board, made on the basis of a common rigid dielectric substrate for the entire multi-level microcircuit, for example, ceramic, anodized aluminum, fiberglass or metal substrate, and continue to connect, respectively, on one or both sides of this substrate with the passage of a fragment of one an ovine thin-film board through holes made in a common rigid substrate, or metallization of such holes to ensure continuity of inter-level switching of the microcircuit, as well as a manufacturing option, in accordance with which the formation of a multi-level microcircuit is completed by connecting additional single-level thin-film boards to both interconnected single-level thin-circuit boards boards made on the basis of a rigid substrate and equipped with means for mechanically connecting a multilayer microcircuit, n For example, structural fasteners to enhance the fastening of boards around the perimeter of the microcircuit design.

На фиг.1 изображена схема, поясняющая изготовление многоуровневых тонкопленочных микросхем в соответствии с заявляемым способом:Figure 1 shows a diagram explaining the manufacture of multi-level thin-film microcircuits in accordance with the claimed method:

а - в случае совмещения и соединения двух одноуровневых тонкопленочных плат,a - in the case of combining and connecting two single-level thin-film boards,

б - в случае совмещения трех одноуровневых тонкопленочных плат и соединения между собой через сквозные окна с напуском в них диэлектрической пленки,b - in the case of combining three single-level thin-film boards and connecting to each other through through windows with the inlet of a dielectric film in them,

в - в случае соединения одноуровневых тонкопленочных плат в количестве более трех со ступенчатым разнесением осей окон по уровням коммутации,c - in the case of connecting single-level thin-film boards in an amount of more than three with stepwise spacing of the window axes at the switching levels,

г - в случае соединения плат с сочетанием разнесения и совпадения осей окон в совмещаемых платах;d - in the case of connecting boards with a combination of diversity and coincidence of the axes of the windows in the compatible boards;

на фиг.2а - схема, поясняющая изготовление многоуровневых тонкопленочных микросхем в соответствии с заявляемым способом в случае формирования микросхемы на основе общей жесткой диэлектрической подложки с соединением с ней и между собой одноуровневых тонкопленочных плат по обе стороны от нее,on figa is a diagram explaining the manufacture of multilevel thin-film microcircuits in accordance with the claimed method in the case of forming a microcircuit based on a common rigid dielectric substrate with a single-level thin-film circuit boards connected to it and between them on both sides of it,

на фиг.2б - схема технологической операции изготовления микросхемы, показанной на фиг.2а, заключающейся в пропускании фрагмента гибкой одноуровневой тонкопленочной платы через отверстие в общей жесткой подложке;on figb is a diagram of the technological operation of manufacturing the microcircuit shown in figa, which consists in passing a fragment of a flexible single-level thin-film board through an opening in a common rigid substrate;

на фиг.3 - конкретный пример соединения с односторонней платой (а), выполненной на основе керамической подложки, одноуровневых гибких тонкопленочных лакофольговых плат (б) и (в), с выносами (г, д) изображения полоски - элемента над окном в диэлектрическом слое платы под неразъемное соединение.figure 3 is a specific example of a connection with a single-sided board (a) made on the basis of a ceramic substrate, single-level flexible thin-film varnish-foil boards (b) and (c), with offsets (d, e) of the image of the strip - element above the window in the dielectric layer Boards for one-piece connection.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. В одноуровневых тонкопленочных платах 2-5 (см. фиг.1а-г), а также платах 12-19 (см. фиг.2а), содержащих слои - проводниковый 6 и диэлектрический 7 и представляющих собой, например, металлизированную полимерную пленку, полученную в результате нанесения проводникового металла, например меди, хрома, золота и других на полиимидную пленку или лакофольговую пленку, полученную в результате нанесения лакового покрытия на проводниковую фольгу, в диэлектрических слоях 7 этих плат выполняют окна 8 под последующие неразъемные соединения плат 1-5 (см. фиг.1а-г), а также плат 12-20 (см. фиг.2а) между собой, и при топологической необходимости в промежуточных одноуровневых тонкопленочных платах выполняют сквозные окна под неразъемные соединения одновременно нескольких плат между собой, в частности, в плате 2 - сквозное окно 9 с напуском 10 диэлектрического слоя 7 платы 3 под неразъемное соединение плат 1-3 между собой с использованием напуска 10 для предотвращения замыкания проводникового слоя 6 платы 2 с проводниковыми слоями 6 плат 1-3 при последующем создании неразъемного соединения в окне 9 (см. фиг.1б). При этом во время получения рисунка проводников в одноуровневых платах 2-5 и 12-19 над окнами 8 сохраняют участки 11 проводникового слоя 6, в виде исходных полосок - элементов 29 и 30 под последующие неразъемные соединения таких плат (см. фиг.3г, д) с включением в рисунок проводников участков 11 в виде полосок - элементов 29 под неразъемные соединения плат, сочетающие в себе функции межуровневой коммутации и конструкционного скрепления, и без включения в рисунок проводников участков 11 в виде полосок - элементов 30 под неразъемные соединения плат, несущие функцию только конструкционного скрепления.The inventive method is as follows. In single-level thin-film boards 2-5 (see figa-d), as well as boards 12-19 (see figa), containing layers - conductor 6 and dielectric 7 and representing, for example, a metallized polymer film obtained as a result of applying a conductive metal, for example, copper, chromium, gold and others to a polyimide film or a varnish-foil film obtained by applying a varnish coating to a conductive foil, in the dielectric layers 7 of these boards there are windows 8 for subsequent permanent connections of boards 1-5 (see figa-d), and also boards 12-20 (see Fig. 2a) are interconnected, and if there is a topological need for intermediate single-level thin-film boards, through windows are made for permanent connections of several boards together, in particular, through the board 2, a through window 9 with a dielectric inlet 10 layer 7 of the board 3 for one-piece connection of the boards 1-3 with each other using the inlet 10 to prevent the circuit of the conductive layer 6 of the board 2 with the conductor layers 6 of the boards 1-3 during subsequent creation of the one-piece connection in window 9 (see figb). At the same time, while receiving the pattern of conductors in single-level boards 2-5 and 12-19 above the windows 8, sections 11 of the conductor layer 6 are saved, in the form of initial strips - elements 29 and 30 for subsequent permanent connections of such boards (see Fig. 3d, d ) with the inclusion in the drawing of conductors of sections 11 in the form of strips - elements 29 for integral connections of boards, combining the functions of inter-level switching and structural fastening, and without the inclusion in the drawing of conductors of sections 11 in the form of stripes - elements 30 for integral connections of boards, bearing function only structural bonding.

Затем подготовленные для соединения в многослойную конструкцию, платы 1-5 (см. фиг.1а-г), поочередно совмещают, приводя в контактное положение их участки 11 проводниковых слоев 6 в окнах 8, и создают в них по ходу последовательного совмещения плат посредством, например, микросварки, неразъемные соединения участков 11 соседних плат между собой, начиная с соединения участка 11 платы 2 с проводниковым слоем 6 платы 1, включая варианты создания неразъемного соединения плат 1-3 через сквозное окно 9 (см. фиг.1б), и со ступенчатым разнесением окон 8 соединяемых плат 1-4 для уменьшения прогиба соединяемых участков 11 (см. фиг.1в).Then, boards 1-5 prepared for joining in a multilayer structure (see FIGS. 1a-d) are alternately aligned, bringing their sections 11 of the conductor layers 6 in the windows 8 into contact, and created in them in the course of sequential alignment of the boards by means of, for example, microwelding, one-piece connections of sections 11 of adjacent boards to each other, starting from the connection of section 11 of board 2 with the conductive layer 6 of board 1, including options for creating a one-piece connection of boards 1-3 through the through window 9 (see fig. 1b), and stepwise spacing of windows 8 connect s boards 1-4 to reduce the deflection of the connected sections 11 (see figv).

Для увеличения конструкционной прочности микросхемы в процессе ее формирования поочередным созданием неразъемных соединений одноуровневых плат 1-5 между собой предусмотрена возможность нанесения между платами клеевых композиций или для увеличения эксплуатационного запаса прочности микросхемы после формирования ее многослойной конструкции посредством неразъемных соединений плат 1-5 между собой, микросхему окунают в полиимидный лак с последующей фотолитографией поверхности микросхемы для вскрытия в ней участков под монтаж навесных компонентов и имидизацией полиимидного лака воздействием на него ультрафиолетовыми лучами (на фиг.1-3 обе операции не отражены).To increase the structural strength of the microcircuit during its formation by alternately creating permanent connections of single-level boards 1-5 to each other, it is possible to apply adhesive compositions between the boards or to increase the operational safety margin of the microcircuit after forming its multilayer structure by means of the permanent connections of the boards 1-5 to each other, the microcircuit dipped in polyimide varnish followed by photolithography of the surface of the microcircuit to open sections in it for mounting mounted components and imidization of the polyimide varnish by exposure to ultraviolet rays (in Fig.1-3, both operations are not reflected).

Предлагаемый способ предусматривает последовательное соединение одноуровневых тонкопленочных плат 12-19 (см. фиг.2а), начиная с соединения с двухсторонней платой 20, выполненной на основе общей для всей многоуровневой микросхемы жесткой диэлектрической подложки 21, например, керамики, анодированного алюминия, стеклотекстолита или металлической подложки, по обе стороны от этой подложки с обеспечением непрерывности коммутации многоуровневого рисунка проводников посредством пропускания фрагмента 22 гибкой одноуровневой тонкопленочной платы через отверстие 23 в подложке 21 (см. фиг.2б) или металлизации такого отверстия в начальной стадии изготовления, а также завершение формирования многоуровневой микросхемы присоединением к соединенным между собой одноуровневым тонкопленочным платам с обеих их сторон дополнительных одноуровневых плат, выполненных на основе жесткой подложки и снабженных средствами механического соединения многослойной микросхемы, например, конструктивными крепежными элементами для усиления скрепления плат по периметру конструкции микросхемы (на фиг.1-3 вторая операция не отражена).The proposed method involves the serial connection of single-level thin-film boards 12-19 (see figa), starting with the connection with a double-sided board 20, made on the basis of a rigid dielectric substrate 21 common to the entire multi-level microcircuit, for example, ceramic, anodized aluminum, fiberglass or metal substrates, on both sides of this substrate, ensuring continuity of commutation of a multi-level pattern of conductors by passing a fragment 22 of a flexible single-level thin-film plate s through the hole 23 in the substrate 21 (see fig.2b) or metallization of such a hole in the initial stage of manufacture, as well as the completion of the formation of a multi-level microcircuit by attaching additional single-level boards made on the basis of a rigid substrate to both interconnected single-level thin-film boards and equipped with means for mechanically connecting the multilayer microcircuit, for example, structural fasteners to enhance the fastening of the boards along the perimeter of the microcircuit structure (Fig.1-3 second operation is not reflected).

В конкретном примере изготовления многоуровневой микросхемы (см. фиг.3) в качестве исходной платы (а) взята керамическая подложка из Поликора 22ХС с размерами 60×48×1,0 мм с полученными с помощью вакуумного напыления и фотолитографии односторонним рисунком проводников 24 из меди (или алюминия) и участками 25 проводникового слоя под конструкционное скрепление с присоединяемыми платами, а также с просверленными отверстиями 26 для совмещения соединяемых плат. Для соединения с платой (а) подготовлены тонкопленочные платы (б) и (в) из материала ДЛПМ (ЫУ 037102 ТУ), представляющие собой лакофольговую пленку с толщиной проводникового слоя из меди (или алюминия) 30 мкм и диэлектрического слоя - полиимидной пленки 25 мкм с полученными на этих заготовках фотолитографией и травлением рисунком проводников 24 и окнами 27 для межуровневой коммутации, совмещенной с конструкционным скреплением, и окнами 28 для скрепления без коммутации с сохранением над обоими типами окон, соответственно, полосок - элементов 29 и 30 проводникового слоя под последующую сварку, а также окнами 31 под установку дискретных элементов микросхемы.In a specific example of the manufacture of a multilevel microcircuit (see Fig. 3), the ceramic substrate from Policor 22XC with dimensions 60 × 48 × 1.0 mm with vacuum deposition and photolithography using a one-sided pattern of copper conductors 24 was taken as the initial board (a) (or aluminum) and sections 25 of the conductor layer for structural bonding with attached boards, as well as with drilled holes 26 to align the connected boards. For connection with the board (a), thin-film boards (b) and (c) are prepared from the material DLPM (NU 037102 TU), which are a varnish-foil film with a thickness of the conductive layer of copper (or aluminum) 30 μm and a dielectric layer - polyimide film 25 μm with photolithography obtained on these blanks and etching with a pattern of conductors 24 and windows 27 for inter-level switching combined with structural bonding, and windows 28 for bonding without switching while storing strips of elements 29 and 30 above both types of windows odnikovogo layer for subsequent welding and installation of windows 31 under the discrete elements of the chip.

Для формирования многослойной структуры изготавливаемой микросхемы (слои в количестве трех показаны на фиг.3 для подтверждения промышленной применимости заявляемого способа) технологическая оснастка - проста и надежна и представляет собой (на фигурах не показана) корпус с направляющими стержнями для отверстий 26 для совмещения заготовок с несложными приспособлениями для приведения в положение контакта соединяемых участков проводниковых слоев в виде полосок - элементов 29 и 30 и их микроконтактной сварки через окна 27 и 28 на установке типа УС.ИММ-2 с управлением с помощью микроконтроллера на базе процессора AT 89 LS 8252 "Atmell"To form a multilayer structure of the manufactured microcircuit (three layers are shown in Fig. 3 to confirm the industrial applicability of the proposed method), the tooling is simple and reliable and is (not shown in the figures) a housing with guide rods for holes 26 for combining blanks with simple devices for bringing into contact the connected sections of the conductive layers in the form of strips - elements 29 and 30 and their microcontact welding through windows 27 and 28 on a type installation USIMIM-2 with control using a microcontroller based on the processor AT 89 LS 8252 "Atmell"

Предлагаемый способ изготовления в настоящее время находится в стадии промышленного освоения и позволит повысить степень интегральности межуровневых микросхемных соединений, в том числе за счет повышения числа соединяемых заготовок - до 15-ти и более и производительности изготовления многослойных интегральных структур в 1,5-2,0 раза с удешевлением технологии изготовления в 3-4 раза в сравнении с прототипом.The proposed manufacturing method is currently at the stage of industrial development and will increase the degree of integrity of inter-level microcircuit connections, including by increasing the number of connected blanks to 15 or more and the productivity of manufacturing multilayer integrated structures of 1.5-2.0 times cheaper technology manufacturing 3-4 times in comparison with the prototype.

Claims (8)

1. Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем, включающий получение в проводниковых слоях рисунка проводников, выполнение в диэлектрических слоях окон методом фотолитографии и формирование из проводниковых и диэлектрических слоев многослойной интегральной микросхемы, имеющей межуровневую коммутацию в виде электрических соединений, созданных в окнах диэлектрических слоев, отличающийся тем, что микросхему формируют путем последовательного совмещения отдельных одноуровневых тонкопленочных плат между собой и создания в окнах диэлектрических слоев этих плат неразъемных соединений, сочетающих в себе функции межуровневой коммутации - электрического соединения и конструкционного скрепления - механического соединения, посредством, например, микросварки, приведенных в положение взаимного контакта участков проводниковых слоев, предварительно топологически предусмотренных над окнами во время получения рисунка проводников, и в случае недостаточности конструкционной прочности микросхемы ее формирование сопровождают созданием в дополнительных окнах диэлектрических слоев плат неразъемных соединений, несущих функцию только конструкционного скрепления, посредством, например, микросварки, приведенных в положение взаимного контакта участков проводниковых слоев, предварительно топологически предусмотренных над дополнительными окнами во время получения рисунка проводников без включения этих участков в него, при этом формирование микросхемы производят через оба типа окон, выполненные с осями, совпадаемыми при совмещении плат, и при увеличении числа соединяемых плат - через окна с осями, разнесенными в совмещаемых платах для уменьшения прогиба соединяемых участков проводниковых слоев, включая при топологической необходимости создание неразъемных соединений контактируемых участков проводниковых слоев в сквозных окнах в промежуточных платах.1. A method of manufacturing multilevel thin-film microcircuits, including obtaining conductors in the conductive layers of the pattern, performing in the dielectric layers of the windows by photolithography and forming from the conductive and dielectric layers a multilayer integrated microcircuit having inter-level switching in the form of electrical connections created in the windows of the dielectric layers, characterized in that the microcircuit is formed by sequentially combining individual single-level thin-film boards with each other and creating in the windows of the dielectric layers of these boards of permanent connections, combining the functions of inter-level switching - electrical connection and structural fastening - mechanical connection, for example, by means of microwelding, brought into position of mutual contact of sections of conductive layers previously topologically provided above the windows during drawing conductors, and in case of insufficient structural strength of the microcircuit, its formation is accompanied by the creation of additional windows dielectric layers of boards of permanent joints, carrying out the function of only structural bonding, for example, by means of microwelding, brought into position of mutual contact of sections of conductive layers, previously topologically provided above additional windows during the drawing of conductors without including these sections in it, while the formation of microcircuits is carried out through both types of windows made with axes that coincide when the boards are aligned, and when the number of connected boards increases, through windows with an axis spaced in compatible boards to reduce the deflection of the connected sections of the conductive layers, including, if topologically necessary, the creation of permanent connections of the contacted sections of the conductive layers in the through windows in the intermediate boards. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что участки проводниковых слоев, топологически предусмотренные над окнами диэлектрических слоев в одноуровневых тонкопленочных платах, выполняют с частичным покрытием ими обоих типов окон и с использованием для этого во время получения рисунка проводников исходного проводникового слоя одноуровневых плат.2. The method according to claim 1, characterized in that the sections of the conductive layers topologically provided above the windows of the dielectric layers in single-layer thin-film boards are partially coated with both types of windows and using single-level boards for this purpose during the preparation of the conductors . 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что неразъемное соединение контактируемых участков проводниковых слоев через сквозные окна в промежуточных платах создают в условиях напуска диэлектрического слоя в этих окнах для предотвращения замыкания проводниковых слоев промежуточных плат.3. The method according to claim 1, characterized in that the one-piece connection of the contacted portions of the conductive layers through the through windows in the intermediate circuit boards is created under the conditions of the inlet of the dielectric layer in these windows to prevent short circuiting of the conductive layers of the intermediate circuit boards. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходные одноуровневые тонкопленочные платы получают вакуумным напылением проводникового металла, например меди, хрома, золота и других, на полиимидную пленку или нанесением лака на фольгу из проводникового металла.4. The method according to claim 1, characterized in that the initial single-level thin-film boards are obtained by vacuum deposition of a conductor metal, for example copper, chromium, gold and others, onto a polyimide film or by applying varnish to a conductor metal foil. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что платы соединяют между собой с дополнительным увеличением конструкционной прочности микросхемы посредством нанесения между платами клеевых композиций.5. The method according to claim 1, characterized in that the boards are interconnected with an additional increase in the structural strength of the microcircuit by applying adhesive compositions between the boards. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение плат между собой дополняют окунанием сформированной многослойной микросхемы в полиимидный лак с последующей фотолитографией поверхности микросхемы для вскрытия в ней участков под монтаж навесных компонентов и имидизацией полиимидного лака.6. The method according to claim 1, characterized in that the connection of the boards with each other is supplemented by dipping the formed multilayer microcircuit into a polyimide varnish, followed by photolithography of the surface of the microcircuit to open areas for mounting components and imidizing the polyimide varnish. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование микросхемы начинают с соединения одноуровневых тонкопленочных плат с одно- или двухсторонней платой, выполненной на основе общей для всей многоуровневой микросхемы жесткой диэлектрической подложки, например керамики, анодированного алюминия, стеклотекстолита или металлической подложки, и продолжают соединение, соответственно, по одну или обе стороны от этой подложки с пропусканием фрагмента одноуровневой тонкопленочной платы через отверстия, выполненные в общей жесткой подложке, или металлизацией таких отверстий для обеспечения непрерывности межуровневой коммутации микросхемы.7. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the microcircuit begins with the connection of single-level thin-film boards with a single or double-sided board, made on the basis of a common rigid dielectric substrate for the entire multi-level microcircuit, for example ceramic, anodized aluminum, fiberglass or metal substrate, and continue to connect, respectively, on one or both sides of this substrate with the passage of a fragment of a single-level thin-film board through holes made in a common rigid substrate, or metallization of such holes to ensure continuity of inter-level switching of the microcircuit. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование многоуровневой микросхемы завершают присоединением к соединенным между собой одноуровневым тонкопленочным платам с двух их сторон дополнительных одноуровневых плат, выполненных на основе жесткой подложки и снабженных средствами механического соединения многослойной микросхемы, например конструктивными крепежными элементами, для усиления скрепления плат по периметру конструкции микросхемы.8. The method according to claim 1, characterized in that the formation of a multi-level microcircuit is completed by attaching additional single-level boards made on the basis of a rigid substrate and equipped with mechanical connection of a multi-layer microcircuit, for example, structural fasteners, to interconnected single-level thin-film boards from two sides of them. to enhance the bonding of boards along the perimeter of the microcircuit design.
RU2004109430/28A 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing multilevel thin-film integrated circuits RU2264676C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004109430/28A RU2264676C1 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing multilevel thin-film integrated circuits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004109430/28A RU2264676C1 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing multilevel thin-film integrated circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004109430A RU2004109430A (en) 2005-10-10
RU2264676C1 true RU2264676C1 (en) 2005-11-20

Family

ID=35850725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004109430/28A RU2264676C1 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing multilevel thin-film integrated circuits

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2264676C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459314C1 (en) * 2011-04-06 2012-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of making thin-film multilevel boards for multichip modules, hybrid integrated circuits and chip assemblies
RU2489814C1 (en) * 2012-07-20 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of making multilayer flexible-rigid integrated boards

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459314C1 (en) * 2011-04-06 2012-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of making thin-film multilevel boards for multichip modules, hybrid integrated circuits and chip assemblies
RU2489814C1 (en) * 2012-07-20 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of making multilayer flexible-rigid integrated boards

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004109430A (en) 2005-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8859420B2 (en) Structure and method of making interconnect element, and multilayer wiring board including the interconnect element
US5774340A (en) Planar redistribution structure and printed wiring device
US5891795A (en) High density interconnect substrate
CA1284692C (en) Multilayer interconnection system for multichip high performance semiconductor packaging
US20080128288A1 (en) Method of manufacturing a multi-layer wiring board using a metal member having a rough surface
US5214250A (en) Method of reworking circuit panels, and circuit panels reworked thereby
US8409982B2 (en) Method of forming solid blind vias through the dielectric coating on high density interconnect (HDI) substrate materials
JP2002314253A (en) Printed wiring board structure having z-axis interconnection
KR100720049B1 (en) Multilayer wiring board and method of producing the same
RU2264676C1 (en) Method for producing multilevel thin-film integrated circuits
EP0337986B1 (en) Multilayer circuit board fabrication process
TWI649016B (en) Soft and hard composite board and its preparation method
RU2489814C1 (en) Method of making multilayer flexible-rigid integrated boards
US5976974A (en) Method of forming redundant signal traces and corresponding electronic components
TWI429348B (en) Multi-layer pcb modules with lateral conductive pads and fabrication methods thereof
KR101119308B1 (en) A printed circuit board and a fabricating method the same
CN100553405C (en) The method of circuit board manufacturing
JP2005136282A (en) Multilayer wiring substrate and its manufacturing method
KR100294157B1 (en) Manufacturing method for interconnecting multilayer circuit board
RU2079212C1 (en) Hybrid integrated circuit manufacturing process
JPS618996A (en) Multilayer circuit board and method of producing same
JPH1117059A (en) Ball grid array board and continued body thereof
TW202410754A (en) Manufacturing method of circuit board circuit structure with through hole and circuit board circuit structure with through hole manufactured thereof
JPH10335826A (en) Multilayered wiring circuit board and manufacture thereof
RU2575641C2 (en) Method of making radioelectronic components

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070330

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20080310

PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner