薄膜混合集成电路的制作工艺

薄膜混合集成电路的制作工艺

摘要本文主要介绍了薄膜混合集成电路工艺以及薄膜形成的技术由于薄膜技术在电电子领域的推广，是电子元件在小型化，高功能，高可靠，批量生产，低成本方面占有很大优势。似的薄膜技术在电子元件制造领域占有相当重要的地位。而薄膜在薄膜电阻，薄膜电容，薄膜声表面波器件应用尤为广泛。

关键词薄膜混合集成电路的工艺基片薄膜的制备薄膜元器件

引言在同一个基片上用蒸发、溅射、电镀等薄膜工艺制成无源网路,并组装上分立微型元件、器件,外加封装而成的混合集成电路。所装的分立微型元件、器件，可以是微元件、半导体芯片或单片集成电路。

按无源网路中元件参数的集中和分布情况，薄膜集成电路分为集中参数和分布参数两种。前者适用范围从低频到微波波段，后者只适用于微波波段。

1．薄膜混合集成电路

1.1薄膜集成电路

在抛光的陶瓷基片（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。

1.2薄膜混合集成电路的工艺

1.3基片

1.3.1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。

（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（基片上最高点与最低点的距离叫平整度）

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。

（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。（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

1.3.2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：

①Al2O3陶瓷基片

②微晶玻璃基片

③BeO陶瓷基片

④AlN陶瓷基片

还有碳化硅，人造金刚石等用的较少。

1.3.3 基片的加工

陶瓷打孔用超声波打孔和激光打孔。

（1）激光打孔，位置准确、可偏程、效率高，可打很小的孔，比如0.2mm，还可打异形孔。只是设备贵。

（2）超声波打孔

①打孔质量较好，壁直、圆滑

②不仅可打陶瓷，也可打微晶玻璃

③可以打ф0.5mm,0.8mm,1.0mm,1.2mm,1.5mm.2.0mm,2.5mm的孔，

④缺点是定位精度差、效率低。主要靠金刚沙研磨，需要把基片粘到玻璃上，打完

孔后取下基片，清洗蜡层。

（3）划片。陶瓷片用砂轮化片机，或激光划片。微晶玻璃片用金刚刀划片机划片。

1.3.4基片的清洗程序

(1)去油去蜡

①.1°可以用甲苯煮或超声（5mim）

②.2°用丙酮超声2～5min

③.3°用乙醇超声2～5min

微晶玻璃基片可用浓流酸煮至发烟；

(2)去除金属离子

①.10％HCl煮沸、水冲、水煮

②.10％NaOH煮沸3min，水沸

微晶玻璃可用王水煮

(3)大量冲水

(3)乙醇脱水

(4)烘干

除了溅射前的基片，无明显油和蜡的片子，可以只用甲苯、丙酮、乙醇超声，水超声、烘干即可。超声时间不要太长，一般不要超过5min。超声过长，可能影响金属附着性能。根据基片清洁情况，可以减少前面步骤。

1.3.5基片制作流程示意图

1.4薄膜制备技术

1.4.1薄膜材料的概念

采用一定方法，使处于某种状态的一种或几种物质（原材料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面，在衬底材料表面形成一层新的物质，这层新物质就是薄膜。

简而言之，薄膜是由离子、原子或分子的沉积过程形成的二维材料。

1.4.2薄膜的制备方法

代表性的制备方法按物理、化学角度来分，有：

(1)物理成膜PVD

利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应,成膜过程基本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术,以PVD为代表。

成膜方法与工艺

真空蒸发镀膜（包括脉冲激光沉积、分子束外延）

工艺原理:

真空室内加热的固体材料被蒸发汽化或升华后，凝结沉积到一定温度的衬底材料表面。形成薄膜经历三个过程：

蒸发或升华。通过一定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华，由固态或液态变成气态。

①.输运到衬底。气态原子或分子在真空状态及一定蒸气压条件下由蒸发源输运到衬底。

②.吸附、成核与生长。通过粒子对衬底表面的碰撞，衬底表面对粒子的吸附以及在表

面的迁移完成成核与生长过程。是一个以能量转换为主的过程。

工艺方法:

①.对于单质材料，按常见加热方式有电阻加热、电子束加热、高频感应加热、电弧加

热和激光加热。

②.对于化合物和合成材料，常用各种蒸发法和热壁法。

溅射镀膜

是指在真空室中，利用荷能粒子轰击镀料表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。

工艺原理:

溅射镀膜有两类: