Дипломная работа: Разработка измерителя влажности
РС-3001
Удельное поверхностное сопротивление
rs , Ом.
Алюми-
ний
Выбор материала проводников и контактных площадок
Для изготовления проводников и контактных площадок могут быть использованы различные металлы, отличающиеся друг от друга по величине электропроводности и по прочности сцепления с подложкой. Материал проводников и контактных площадок должен иметь малое удельное сопротивление, хорошую адгезию к подложке, высокую коррозионную стойкость. Кроме того, материал должен с минимальными потерями подводить напряжение питания к функциональным компонентам микросхемы, с минимальными искажениями передавать сигналы, обеспечивать надёжный, чаще всего невыпрямляющий и малошумящий контакт с элементами микросхемы.
Медь – один из наиболее часто используемых материалов. Она характеризуется высокой электропроводностью, хорошо сочетается с другими материалами, но вместе с тем медь склонна к окислению, поэтому её используют с адгезионным подслоем (хром, нихром). Удельное поверхностное сопротивление проводника 0,02…0,04 Ом [4,5].
Выбор материала конденсаторов
Обкладки конденсаторов должны иметь высокую проводимость, коррозионную стойкость, технологическую совместимость с материалом подложки и диэлектрика конденсатора: температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР), близкие к ТКЛР подложки и диэлектрика, хорошую адгезию к подложке и диэлектрику, высокую механическую прочность. Для устранения теплового разрушения диэлектрика в процессе нанесения верхней обкладки необходимо применять материал с низкой температурой испарения. Нижняя обкладка конденсатора должна иметь мелкокристаллическую структуру. Не допускается образование кристаллов, выступы которых снижают толщину и соответственно электрическую прочность диэлектрика.
Большинству требований, предъявляемых к материалам обкладок, удовлетворяет алюминий. Атомы и мельчайшие частицы алюминия, попавшие в межзёренные области диэлектрика, интенсивно окисляются, что способствует устранению проводящих цепочечных структур между обкладками. Кроме того, участки алюминиевых обкладок в области коротких замыканий самоизолируются от короткозамыкающих мостиков вследствие термического испарения алюминия при протекании тока короткого замыкания.
Материал диэлектрика конденсатора в значительной степени определяет его характеристики. К диэлектрику конденсаторов предъявляются следующие требования: высокая диэлектрическая проницаемость, малый температурный коэффициент диэлектрической проницаемости, высокая электрическая прочность, низкие диэлектрические потери, высокое сопротивление изоляции, хорошая адгезия, совместимость с технологическими процессами изготовления других элементов микросхемы.
В качестве диэлектрика конденсаторов применяют моноокись кремния SiO, моноокись германия GeO, окислы алюминия Al2 O3 , тантала Ta2 O5 , титана TiO2 , окислы редкоземельных металлов. Основные параметры диэлектрических материалов тонкоплёночных конденсаторов приведены в табл. 4.3 [4,6,5].
При изготовлении конденсаторов в качестве диэлектрика используем моноокись кремния. Плёнки моноокиси кремния получают термическим испарением.
Таблица 4.3 Основные параметры диэлектрических материалов конденсаторов
| Моноокись кремния | Моноокись германия | Пятиокись тантала | Боросили-катное стекло | |
| Удельная ёмкость С0 , пФ/см2 | 5000...10000 | 5000...15000 | 60000... ...100000 | 2500...15000 |
| Электрическая прочность Епр , В/см | 2...3*106 | 1,0*106 | 2,0*106 | 3...4*106 |
| Диэлектрическая проницаемость e при f = 1МГц | 5...6 | 11...12 | 23 | 4 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь tgd при f = 1 МГц | 0,01...0,02 | 0,005... ...0,007 | 0,02 | 0,001... ...0,0015 |
| Температурный коэффициент ёмкости ТКС при Т= -60...1250 С, град-1 | 2*10-4 | 3*10-4 | 4*10-4 | 0,35*10-4 |
| Изменение ёмкости после работы в течение 1000 ч, % | 1,5 | 2 | - | - |
4.3 Формирование тонких плёнок методом термовакуумного напыления
Общие требования к методам формирования тонкоплёночных структур на поверхности подложки
Для определения этих требований рассмотрим вначале влияние методов нанесения плёнки на подложку с точки зрения получения требуемой точности параметров элементов ГИС. Например, погрешность резистора может быть представлена суммой составляющих [6]:
GR = Gr + Gl + Gв + Gd , (4.1)
где GR – относительная погрешность резистора;
Gr – погрешность за счёт удельного сопротивления материала плёнки;
Gd , Gв , Gl – погрешности за счёт длины, ширины резистора, толщины плёнки соответственно.
Предположив, что составляющие погрешности примерно одинаковы, а значение GR = 10%, получим значения составляющих 2,5%. Для толщины плёнки равной 100А значение её абсолютной погрешности составляет 2,5А, что соизмеримо с толщиной нескольких атомных слоёв. Следовательно, для получения таких слоёв метод нанесения плёнки должен обеспечивать диспергирование исходного материала до атомного (молекулярного) уровня.
Вторым требованием, предъявляемым к методам нанесения тонких плёнок, является требование особой чистоты среды, в которой происходит их осаждение. Будучи объективно необходимым, оно дополнительно обусловлено уровнем диспергирования материала, когда значительно облегчается возможность вступления атомов исходного материала в химические соединения с материалами, загрязняющими среду, в которой происходит процесс осаждения.
Третьим требованием можно назвать требование универсальности метода, позволяющего осаждать плёнки различных материалов.
Перечисленным методам удовлетворяют следующие методы формирования тонких плёнок:
– метод термовакуумного напыления плёнок;
– метод катодного распыления материалов и его модификации;
– метод осаждения из жидкой фазы;