薄膜混合集成电路工艺讲座

工艺流程图
激光打孔 基片清洗 溅射背面 电镀背面
基片清洗
溅射正面
一次光刻
电镀金
退 火
基片抽测
三次光刻
二次光刻
划片
掰片镜检
装架烧结
键合
封 帽
烘 焙
镜 检
调 试
老化筛选
测 试
激光打标
检 漏
Leabharlann Baidu
一、基片的准备 下面以工艺流程为主线讲一下薄膜混合集成电路工艺 和相关问题。 1.基片的选择原则 基片的选择原则 基片是微波电磁场传输媒质，又是电路的支撑体。 其主要性能指标： 1) 高频损耗 高频损耗tgδ，随温度T和工作频率fo升高而增加 在微波频段工作的材料，其高频吸收能量 P=2πfV2εrtgδ
化学稳定性。 5) 化学稳定性。基片对酸碱的耐性，对金 属膜是否相互作用。如微晶玻璃就应避免 。 Ti/Pt/Au系统。 6) CTE ,基片的热膨胀系数应与管壳材料， 元器件材料相匹配，以避免产生应力，影 响可靠性。 热导率， 7) 热导率，决定了基片的导热性，热导率 高有利于电路的散热。 8) 容易加工
2) 介电常数 ε＝0.22εrA/t εr大时电路尺寸可以小，有利集成; 但 频率太高时，有时为了减小加工难度， 选εr较小的材料。
3) 表面光洁度 形响到电路损耗，薄膜的附着力，和线 条的分辨率，划痕等缺陷。 4)基片平整度 基片平整度（基片上最高点与最低点 基片平整度 的距离叫平整度） 基片翘度：最高点与最低点的距离除的 基片的长度 经研磨和抛光，翘度可小于0.0001in/in
薄膜集成电路 薄膜集成电路是在抛光的陶瓷基片 薄膜集成电路 （99.5%氧化铝）、微晶玻璃基片或者Si 基片上溅射电阻薄膜和导电薄膜，经电 镀，光刻，形成具有部分无源元件和导 体电路的基片。然后贴装芯片和各种片 状元件，键合互连形成特定功能的电路 模块。
薄膜集成电路图片
混合集成电路的特点 相对单片电路而言，混合集成具有电路 设计，生产灵活、周期短、开发费用少、 更适合小批量多品种电路生产的特点。
薄膜混合集成电路工艺
王合利
2003.09.16
薄膜混合集成电路工艺
一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、 九、 十、 十一、 十二、 概述 基片加工 金属化 光刻与制版 退火与划片 组装与烧结 键合 调试预镜检 封帽 老化筛选 激光打标（或网印） 需要改进的几方面
薄膜混合集成电路工艺
一、 概述 微波集成电路，按结构分为单片集成电路和混合集成电路。 微波集成电路 单片集成电路是用半导体工艺在Si片或GaAs等半导体基片上经 单片集成电路 过多次的氧化、扩散、光刻，溅射或蒸发金属等工艺形成具有 特定功能的电路。所有的有源器件管芯和和无源元件，如三极 管，二极管，电阻，电容。电感都集成在一个芯片内。管壳上 通常只装一个电路芯片。
(4) AlN基片 AlN基片 高热导率 不一定要作基片，太贵。但可以作功率有源器 件绝缘导热 εr 25℃1G 10 介损 25℃1G 2×10-3 CTE 2.65×10-6 热导率 W/m·K 140～230
(5) F4聚四氟覆铜泊基片 F4聚四氟覆铜泊基片 目前我们所用基片，主要是微晶玻璃基片和 氧化铝陶瓷基片，有时还用复合介质基片。 复合介质基片多数是在聚四氟内掺有各种陶 复合介质基片 瓷粉，提高介电常数。 。 现有微晶玻璃尺寸有35×35 38×38 40×40等尺寸，厚度0.35～0.4mm 陶瓷主要是单面抛光片 35×35×0.5mm,40mm×40mm×0.4mm 30×60×0.8mm 为了统一尺寸，今后集中在 40mm×40mm,50mm×50mm两种尺寸。
厚膜集成电路 混合集成电路又可分成厚膜集成电路和薄膜集 混合集成电路 成电路。 厚膜集成电路是在陶瓷基片（96%氧化铝）上 厚膜集成电路 丝网印刷上导电浆料（如Au、Ag, AuPd、 AgPd等）、电阻浆料；在高温烧结炉800～ 1000度的条件下锻烧成电路的导电线路和电阻 元件等。再用丝网印刷方法印上焊膏，贴装上 元器件，放入回流炉回流焊接，从而制成的集 成电路。厚膜电路的膜厚通常10µm。线宽常规 上不能太细，一般最细线条0.1~0.2mm。
2. 基片的种类 微波电路基片常用的主要有陶瓷基片， 有机材料基片和复合介质基片。 微波薄膜混合集成电路主要采用的陶瓷 基片是： ① Al2O3 陶瓷基片 ② 微晶玻璃基片 ③ BeO陶瓷基片 陶瓷基片 ④ AlN陶瓷基片 陶瓷基片 还有碳化硅，人造金刚石等用的较少。
（1）Al2O3陶瓷基片 从组分讲有含Al2O3 75％，Al2O3 96％， Al2O399.5％叫99瓷， 还有99.99％的蓝宝石基片 96瓷主要用于厚膜，光洁度较低。 成份不同，性质就不同 75％ 95～96％ 99～99.5％ εr 8.0 9.3 9.7 介质损耗（25℃m）10×10-4 3×10-4 1×10-4 热导率（W/m·K） 12 21 33.5（37）
目前常用的是A99瓷，（南安电子元件厂） Al2O3 含量 ≥99.5％ 介电常数εr（2-12G）9.7 介质损耗 tgδ（2-12G） ≤3×10-4 CTE (/℃) ≤7×10-6 光洁度 △12-△13 (抛光面)
(2)微晶玻璃基片 微晶玻璃基片 普通玻璃高频损耗太大，但光敏微晶玻璃微 波低端尚可使用，其优点价格便宜，光洁度 高，易于加工。 成份：SiO2 60～80％, Al2O3 10~40% , Li2O 或PO MgO等 εr（25℃ 1MHz） 5.5-6 介质损耗（25℃ 1MHz） 25.8×10-4 热导率（25℃） 0.91（W/m•K） 热膨胀系数(CTE) 7～11×10-6 (/℃)
（3）BeO基片 BeO基片 热导率高， w/m·K与金属相近是Al 10倍 热导率高，250 w/m K与金属相近是Al2O3 8～10倍 25°1MHz ° 6.8 7.1 100MHz 6.5 6.6 5× 介损 25° 1MHz ° 5×10-4 2×10-4 1× 100MHz 1×10-4 1×10-4 CTE 7×10-6 7×10-6 W/m·K 热导率 W/m K 200 250 缺点：粉末极毒,适于高功率电路， 缺点：粉末极毒,适于高功率电路，和有源器件的热 沉 εr