Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке
Представлены результаты исследований процесса локального формирования пористого анодного оксида алюминия и его сплавов. Разработан технологический процесс формирования защитной маски, устойчивой при толстослойном электрохимическом анодировании сплавов алюминия в процессе изготовления алюминиевой под...
Збережено в:
| Дата: | 2002 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2002
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70741 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке / В.А. Сокол, А.И. Воробьева // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 40-45. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70741 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-707412014-11-12T03:01:49Z Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке Сокол, В.А. Воробьева, А.И. Технология производства Представлены результаты исследований процесса локального формирования пористого анодного оксида алюминия и его сплавов. Разработан технологический процесс формирования защитной маски, устойчивой при толстослойном электрохимическом анодировании сплавов алюминия в процессе изготовления алюминиевой подложки с теплоотводящими столбиками и контактными переходами. 2002 Article Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке / В.А. Сокол, А.И. Воробьева // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 40-45. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70741 621.382.822 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Технология производства Технология производства |
| spellingShingle |
Технология производства Технология производства Сокол, В.А. Воробьева, А.И. Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Представлены результаты исследований процесса локального формирования пористого анодного оксида алюминия и его сплавов. Разработан технологический процесс формирования защитной маски, устойчивой при толстослойном электрохимическом анодировании сплавов алюминия в процессе изготовления алюминиевой подложки с теплоотводящими столбиками и контактными переходами. |
| format |
Article |
| author |
Сокол, В.А. Воробьева, А.И. |
| author_facet |
Сокол, В.А. Воробьева, А.И. |
| author_sort |
Сокол, В.А. |
| title |
Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке |
| title_short |
Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке |
| title_full |
Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке |
| title_fullStr |
Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке |
| title_full_unstemmed |
Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке |
| title_sort |
многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Технология производства |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70741 |
| citation_txt |
Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке / В.А. Сокол, А.И. Воробьева // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 40-45. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT sokolva mnogokristalʹnyemodulinaanodirovannojalûminievojpodložke AT vorobʹevaai mnogokristalʹnyemodulinaanodirovannojalûminievojpodložke |
| first_indexed |
2025-07-05T19:55:35Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:55:35Z |
| _version_ |
1836838117079777280 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
40
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
09.01 2002 ã.
Îïïîíåíò ä. ò. í. Ä. Ã. ÃÐÎÌÎÂ
(ÌÈÝÒ, ã. Çåëåíîãðàä)
Ä. ò. í. Â. À. CÎÊÎË, ê. ò. í. À. È. ÂÎÐÎÁÜÅÂÀ
Áåëîðóññêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èíôîðìàòèêè
è ðàäèîýëåêòðîíèêè, ã. Ìèíñê
E-mail: vasokol@gw.bsuir.unibel.by
Èññëåäîâàí ïðîöåññ ëîêàëüíîãî ôîðìè-
ðîâàíèÿ ïîðèñòîãî îêñèäà àëþìèíèÿ
ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîäëîæêè ñ òåïëî-
îòâîäÿùèìè ñòîëáèêàìè è êîíòàêòíû-
ìè ïåðåõîäàìè.
Ìíîãîêðèñòàëüíûå ìîäóëè (ÌÊÌ), êàê èçâåñòíî,
ÿâëÿþòñÿ áîëåå ñîâåðøåííîé âåðñèåé ãèáðèäíûõ èí-
òåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì, â ÷àñòíîñòè, èìåþò áîëåå âû-
ñîêóþ ñòåïåíü èíòåãðàöèè, òàêòîâóþ ÷àñòîòó (150�
300 ÌÃö), ïëîòíîñòü ìîùíîñòè (50 Âò/ñì2) [1�4].
Âîçðàñòàþùèå òðåáîâàíèÿ ê ôóíêöèîíàëüíîé ñëîæ-
íîñòè ÌÊÌ çàñòàâëÿþò èñêàòü íîâûå êîíñòðóêòèâ-
íî-òåõíîëîãè÷åñêèå ðåøåíèÿ â îáëàñòè êîìïîíîâêè
è ìåæñîåäèíåíèé. Îäíèì èç òàêèõ ðåøåíèé ÿâëÿåòñÿ
èñïîëüçîâàíèå ìåòàëëè÷åñêèõ îñíîâàíèé, èìåþùèõ
ðÿä íåîñïîðèìûõ ïðåèìóùåñòâ: âûñîêóþ ìåõàíè÷åñ-
êóþ ïðî÷íîñòü è òåïëîïðîâîäíîñòü, ïîâûøåííóþ
ïîìåõîçàùèùåííîñòü è âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ
â êà÷åñòâå êîðïóñà ÌÊÌ. Áîëåå òîãî, åñëè ñòîèìîñòü
åäèíèöû ïëîùàäè äèýëåêòðè÷åñêèõ îñíîâàíèé ðàñ-
òåò ñ óâåëè÷åíèåì èõ ïëîùàäè ýêñïîíåíöèàëüíî, òî
ñòîèìîñòü ìåòàëëè÷åñêèõ ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò
ðàçìåðà.
 ýòîé ñâÿçè íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì ÿâëÿåòñÿ
èñïîëüçîâàíèå â êîíñòðóêöèè ÌÊÌ àëþìèíèåâûõ
îñíîâàíèé, îñîáåííî åñëè ó÷åñòü, ÷òî àëþìèíèé ÿâ-
ëÿåòñÿ åäèíñòâåííûì ìåòàëëîì, íà ïîâåðõíîñòè êî-
òîðîãî ìîæíî ïîëó÷èòü âûñîêîêà÷åñòâåííîå äèýëåê-
òðè÷åñêîå ïîêðûòèå òîëùèíîé â äåñÿòêè è ñîòíè ìèê-
ðîìåòðîâ ïóòåì ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî ïðåâðàùåíèÿ
àëþìèíèÿ â åãî ñîáñòâåííûé îêñèä Al2O3.
Ïðè ðàçðàáîòêå ìíîãîóðîâíåâûõ ñèñòåì ìåæñîå-
äèíåíèé (ÌÑÌ) äëÿ ÌÊÌ íà àëþìèíèåâîé ïîäëîæ-
êå íàèáîëåå ïîäõîäÿùèì êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè-
÷åñêèì ðåøåíèåì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ïîäëîæêè
íå òîëüêî â êà÷åñòâå íåñóùåãî îñíîâàíèÿ, íî è äëÿ
ïîòåíöèàëüíûõ ñëîåâ (øèíû "çåìëè" è ïèòàíèÿ) [5].
 ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî ñôîðìèðîâàòü êîíòàêòíûå
ïåðåõîäû îò ïîäëîæêè (âûõîäû íà "çåìëþ") â äè-
ýëåêòðè÷åñêîì ñëîå îêñèäà àëþìèíèÿ (Lvias) è ìàò-
ðèöó âåðòèêàëüíûõ òåïëîîòâîäÿùèõ ñòîëáèêîâ (Tvias),
ïîçâîëÿþùèõ óâåëè÷èòü êîëè÷åñòâî îòâîäèìîãî îò
ÌÑÌ òåïëà.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñ øèíîé çàçåìëå-
íèÿ, â êà÷åñòâå êîòîðîé ïðèìåíÿþò ìåòàëëè÷åñêóþ ïîä-
ëîæêó, èñïîëüçóþò ìåòàëëèçèðîâàííûå ïðîïàÿííûå îò-
âåðñòèÿ èëè îñòðîâêè àëþìèíèÿ, ïîëó÷åííûå ëàçåðíîé
îáðàáîòêîé ó÷àñòêîâ çàçåìëåíèÿ íà ïîëíîñòüþ ãîòîâîé
ñõåìå [6, ñ. 83�84]. Îäíàêî ñòîëáèêîâûå âûâîäû èç ïðè-
ïîÿ íå èìåþò ìåõàíèçìîâ îñëàáëåíèÿ íàïðÿæåíèé ïðè
òåðìîöèêëèðîâàíèè è íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â
êîíñòðóêöèÿõ ÌÊÌ èç ìàòåðèàëîâ ñ ðàçíûìè òåìïåðà-
òóðíûìè êîýôôèöèåíòàìè ðàñøèðåíèÿ (ÒÊÐ). Êðîìå
òîãî, â òåõíîëîãèè ñòîëáèêîâûõ âûâîäîâ èç ïðèïîÿ íå-
âîçìîæíî èñïîëüçîâàòü îäíîâðåìåííî Si- è GaAs-êðèñ-
òàëëû èç-çà ðàçëè÷èÿ ÒÊÐ. Äðóãèå âàðèàíòû çàçåìëåíèÿ
ñ ïîìîùüþ ïîäëîæêè, îïèñàííûå, â îñíîâíîì, â èíîñò-
ðàííûõ ïàòåíòàõ, âåñüìà òðóäîåìêè ïðè êîíêðåòíîé ðåà-
ëèçàöèè è òðåáóþò îñâîåíèÿ äîðîãîñòîÿùåãî îáîðóäî-
âàíèÿ.
Ñ ó÷åòîì òàêèõ ôàêòîðîâ, êàê óâåëè÷åíèå ðàçìå-
ðîâ èñõîäíûõ ïëàñòèí-ïîäëîæåê, óìåíüøåíèå ðàç-
ìåðîâ ýëåìåíòîâ òîïîëîãèè (äî 10 ìêì) è íåîáõîäè-
ìîñòü îáåñïå÷åíèÿ ïðè ýòîì èõ âûñîêîé âîñïðîèç-
âîäèìîñòè ïî âñåìó ïîëþ, óâåëè÷åíèå ðàçìåðîâ êðè-
ñòàëëîâ-÷èïîâ (äî 160 ìì2) ñ ÷èñëîì âûâîäîâ îò
350 äî 1000, à ñëåäîâàòåëüíî, è ìîäóëåé íà ïëàñòè-
íàõ, ïðåäñòàâëÿåòñÿ öåëåñîîáðàçíûì ôîðìèðîâàíèå
òåïëîîòâîäÿùèõ ñòîëáèêîâ è êîíòàêòíûõ ïåðåõîäîâ
íà "çåìëþ" â àíîäèðîâàííîé àëþìèíèåâîé ïîäëîæêå.
Öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ èññëåäîâàíèå ïðî-
öåññà ëîêàëüíîãî ôîðìèðîâàíèÿ ïîðèñòîãî àíîäíî-
ãî îêñèäà àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ ïðè ôîðìèðîâà-
íèè àëþìèíèåâîé ïîäëîæêè ñ òåïëîïðîâîäÿùèìè
ñòîëáèêàìè è êîíòàêòíûìè ïåðåõîäàìè îò øèíû "çåì-
ëè" (ïîäëîæêè) äëÿ âûñîêî÷àñòîòíûõ ÌÊÌ-À �
ìíîãîêðèñòàëüíûõ ìîäóëåé íà àíîäèðîâàííîé àëþ-
ìèíèåâîé ïîäëîæêå ñ òîíêîïëåíî÷íîé ìíîãîóðîâíå-
âîé ñèñòåìîé ìåæñîåäèíåíèé, èçãîòîâëåííîé ïî
ÝËÀÒ-òåõíîëîãèè [7]. Îñíîâíûì ýëåìåíòîì êîíñò-
ðóêöèè ÌÊÌ-À ÿâëÿåòñÿ Al-ïîäëîæêà, êîòîðàÿ èñ-
ïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå íåñóùåé îñíîâû è â êîòîðîé
ôîðìèðóåòñÿ ìàòðèöà âåðòèêàëüíûõ òåïëîîòâîäÿùèõ
ñòîëáèêîâ Òvias è êîíòàêòíûå ïåðåõîäû îò "çåìëÿíîé"
øèíû (ïîäëîæêè) Lvias.
Ðàíåå ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî
ïîðèñòûå îêñèäû àëþìèíèÿ èìåþò âûñîêèå äè-
ýëåêòðè÷åñêèå è ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà è ïî-
ýòîìó ïðèãîäíû ê ïðèìåíåíèþ â êà÷åñòâå èçîëÿöè-
îííîãî ñëîÿ îñíîâàíèé ÌÊÌ [8, 9].
ÌÍÎÃÎÊÐÈÑÒÀËÜÍÛÅ ÌÎÄÓËÈ
ÍÀ ÀÍÎÄÈÐÎÂÀÍÍÎÉ ÀËÞÌÈÍÈÅÂÎÉ ÏÎÄËÎÆÊÅ
Àâòîðû áëàãîäàðÿò ñîòðóäíèêîâ ôèðìû ÐÑÂ Äðîðà Ãóðâèöà è
Àëëó Âåïðèíñêè çà ïîìîùü, îêàçàííóþ ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðè-
ìåíòîâ ïî ïðîôèëîìåòðèè.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
41
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ îñíîâàíèé èñïîëüçîâàëè äåôîðìè-
ðóåìûå àëþìèíèåâûå ñïëàâû. Èç àëþìèíèåâîãî ëèñòà
òîëùèíîé 0,8�1,5 ìì âûðåçàëè êâàäðàòíûå (120×120 ìì)
èëè êðóãëûå äèàìåòðîì 150 ìì (ìàêñèìàëüíûå ðàçìåðû)
ïëàñòèíû, êîòîðûå ïîäâåðãàëè îáåçæèðèâàíèþ è òåðìî-
ðèõòîâêå ïðè òåìïåðàòóðå 623 Ê â ñæàòîì ñîñòîÿíèè. Ïî-
âåðõíîñòü ïëàñòèí ñ äâóõ ñòîðîí îáðàáàòûâàëè àëìàçíûì
òî÷åíèåì èëè ýëåêòðîëèòè÷åñêîé ïîëèðîâêîé äî ÷èñòîòû
ïî 13�14 êëàññó. Çàòåì îáðàçöû äâàæäû ïðîìûâàëè â
õðîìïèêå, äèñòèëëèðîâàííîé âîäå, ñóøèëè öåíòðèôó-
ãèðîâàíèåì è îòæèãàëè ïðè òåìïåðàòóðå 623�673 Ê ñ
îäíî÷àñîâîé âûäåðæêîé. Ìàêñèìàëüíûé ïðîãèá (íå-
ïëîñêîñòíîñòü) ïîäëîæåê ïîñëå òàêîé îáðàáîòêè ñîñòàâ-
ëÿåò 30 ìêì (60×48 ìì) è 60 ìêì (120×120 ìì), ñîîòâåò-
ñòâåííî.
Ïîäãîòîâëåííûå ïëàñòèíû ìîíòèðîâàëèñü íà ñïåöè-
àëüíûå çàõâàòû è çàâåøèâàëèñü â âàííó óñòàíîâêè àíîäè-
ðîâàíèÿ, çàïîëíåííóþ ùàâåëåâî-êèñëûì ýëåêòðîëèòîì.
Ïðîöåññ àíîäèðîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà ïîñòîÿííîì òîêå
ïðè ïëîòíîñòè 3�3,5 À/äì2, íàïðÿæåíèè ôîðìîâêè 65�
95 Â è òåìïåðàòóðå ýëåêòðîëèòà 290�297 Ê. Ïëàñòèíàì â
âàííå àíîäèðîâàíèÿ ñîîáùàëîñü íåïðåðûâíîå äâèæåíèå
ñ ëèíåéíîé ñêîðîñòüþ 20�22 ì/ìèí, ÷òî îáåñïå÷èâàåò
íàäåæíûé îòáîð òåïëà îò ïëàñòèí è èñêëþ÷àåò ëîêàëü-
íûå ïåðåãðåâû è ïðîæîãè îêñèäà. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü
ïðîöåññà àíîäèðîâàíèÿ çàâèñèò îò ñêîðîñòè ðîñòà (0,5�
1,0 ìêì/ìèí) è çàäàííîé òîëùèíû îêñèäà. Öâåò îêñèä-
íûõ ñëîåâ � îò ñåðîãî äî ÷åðíîãî � îïðåäåëÿåòñÿ ñî-
ñòàâîì àëþìèíèåâîãî ñïëàâà è ðåæèìîì àíîäèðîâàíèÿ.
Ïîðèñòîñòü àíîäíîãî îêñèäà àëþìèíèÿ ïðèäàåò
åìó âûñîêóþ ãèãðîñêîïè÷íîñòü è ïðèâîäèò ê çàâè-
ñèìîñòè äèýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ îò óñëîâèé îêðó-
æàþùåé ñðåäû, íàïðèìåð, âëàæíîñòè âîçäóõà. Ïî-
ýòîìó àíîäèðîâàííûå îñíîâàíèÿ ïîäâåðãàþòñÿ ãðóí-
òîâêå îðãàíè÷åñêèìè (ïîëèèìèä, ðîëèâñàí, ÂÑ (áåí-
çî-öèêëî-áóòàí)) èëè íåîðãàíè÷åñêèìè (îêèñü õðîìà,
ôîñôàòíûå ñâÿçêè, æèäêîå ñòåêëî ) íàïîëíèòåëÿìè.
Ãðóíòîâàííûå îñíîâàíèÿ èìåþò ñëåäóþùèå ýëåêò-
ðîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà: îáúåìíîå óäåëüíîå ýëåêòðîñîï-
ðîòèâëåíèå ρν=8×1013...1015 Îì·ñì, äèýëåêòðè÷åñêèå ïî-
òåðè tgδ=(1...2,5)·10�3, äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ
ε=6,5�7,0. Ïîñëå äâóõëåòíåãî õðàíåíèÿ â îòêðûòîé òàðå
â ïîìåùåíèè ñ êëèìàòè÷åñêèìè óñëîâèÿìè Ðåñïóáëèêè
Áåëàðóñü ýëåêòðîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà àëþìèíèåâûõ
îñíîâàíèé íå èçìåíÿþòñÿ.
Âñå èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà ïîäëîæêàõ èç
îòå÷åñòâåííûõ ñïëàâîâ ÀÌã è ÀÌö è, äëÿ ñðàâíå-
íèÿ, èç àìåðèêàíñêèõ ñïëàâîâ, èìåþùèõ ñîñòàâ,
áëèçêèé ê îòå÷åñòâåííûì. Ñîñòàâ àëþìèíèåâûõ ñïëà-
âîâ, èññëåäîâàííûõ â äàííîé ðàáîòå, ïðèâåäåí â
òàáë. 1.
Òîëùèíà îêñèäà âûáèðàëàñü èñõîäÿ èç ñëåäóþ-
ùèõ ñîîáðàæåíèé.
Íèæíèé ïðåäåë îïðåäåëÿåòñÿ íàâîäêàìè ïî äèý-
ëåêòðè÷åñêîìó ñëîþ è ïàðàçèòíîé åìêîñòüþ íà ïîä-
ëîæêó. Íàâîäêàìè ïî ñëîþ ïîðèñòîãî îêñèäà Al2O3
ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, åñëè ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå
ìåæäó ýëåìåíòàìè ñëîÿ l íå ìåíåå ÷åì â 5 ðàç áîëü-
øå òîëùèíû äèýëåêòðèêà hox. Òàê, åñëè ðàññòîÿíèå
ìåæäó äîðîæêàìè â ÌÑÌ≥25 ìêì, òîëùèíà ñëîÿ
Al2O3 äîëæíà áûòü íå ìåíåå 5 ìêì.
Íà ðèñ. 1 ïðèâåäåíà ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà (à) ôðàã-
ìåíòà ñòðóêòóðû ÌÑÌ (á) è ïàðàçèòíûå ïàðàìåòðû,
îáóñëîâëåííûå åìêîñòíûìè ñâÿçÿìè ïîäëîæêè ñ
ÌÑÌ. Îðòîãîíàëüíî ðàñïîëîæåííûå ñèãíàëüíûå
ñëîè V1 è V2 ïîêàçàíû ÷åðåç åìêîñòíûå ñâÿçè Ñ1 è
Ñ2 ñ ïîäëîæêîé, èñïîëüçóåìîé êàê "çåìëÿ" (V0). Ïðè
óâåëè÷åíèè òîëùèíû îêñèäà îò 30 äî 100 ìêì çíà÷å-
íèå Ñ1 óìåíüøàåòñÿ îò 0,2 äî 0,08 íÔ/ñì2 ïðè ðàâ-
íûõ ïðî÷èõ óñëîâèÿõ. Çíà÷åíèå Ñ2 çàâèñèò îò òîëùè-
íû ìåæóðîâíåâîãî äèýëåêòðèêà â ÌÑÌ hox. Ïðè èç-
ìåíåíèè hox îò 1,5 äî 4,8 ìêì Ñ2 èçìåíÿåòñÿ â ïðåäå-
ëàõ 4,0�1,5 íÔ/ñì2.
Âåðõíèé ïðåäåë òîëùèíû îêñèäà
(150 ìêì) îïðåäåëÿåòñÿ êàê ÷àñòîòíû-
ìè ñâîéñòâàìè ÌÊÌ, òàê è ðåàëüíû-
ìè âîçìîæíîñòÿìè ëîêàëüíîãî ýëåê-
òðîõèìè÷åñêîãî àíîäèðîâàíèÿ (ÝÕÀ).
Ñóùåñòâóåò ïðåäåëüíàÿ òîëùèíà àíîä-
íîãî îêñèäà (ïîðÿäêà 200 ìêì), âûøå
êîòîðîé ïðîöåññ òîëñòîñëîéíîãî
ÝÕÀ ñïëàâîâ àëþìèíèÿ ñòàíîâèòñÿ
Òàáëèöà 1
Ñîñòàâ ñïëàâîâ àëþìèíèÿ (% ìàñ.)
Ìàðêà
ñïëàâà
Al Mg Mn Cu Fe Si Cr
ÀÌã-2 Îñíîâà 1,8—2,6 0,2—0,6 0,1 0,4 0,4 0,05
ÀÌã-3 " 3,2—3,8 0,3—0,6 0,06 0,4 0,5 0,05
ÀÌö " 0,2 1,0-1,6 0,1 0,7 0,6 —
U-5086 " 4,0 0,5 — — — —
V2
C2
V1
C1hox
V0
a)
á)
Ðèñ. 1. Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà (à) ôðàãìåíòà ñòðóêòóðû
ÌÑÌ (á) è ïàðàçèòíûå ïàðàìåòðû:
1 � ïîäëîæêà; 2 � äîðîæêè ïåðâîãî (íèæíåãî) óðîâíÿ; 3 �
äîðîæêè âòîðîãî (âåðõíåãî) óðîâíÿ; W � øèðèíà äîðîæêè; l �
ðàññòîÿíèå ìåæäó äîðîæêàìè
W Lvias
Tvias
2
1
3
l
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
42
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
íåóïðàâëÿåìûì. Èñõîäÿ èç âûøåèçëîæåííîãî ïðîöåññ
ëîêàëüíîãî ôîðìèðîâàíèÿ ïîðèñòîãî îêñèäà àëþìè-
íèÿ èññëåäîâàëè â äèàïàçîíå òîëùèí 5�150 ìêì.
Ãëàâíîé ïðîáëåìîé ïðè ëîêàëüíîì òîëñòîñëîéíîì
ÝÕÀ àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ ÿâëÿåòñÿ îáúåìíûé ðîñò
ïîðèñòîãî îêñèäà è èçîòðîïíûé õàðàêòåð ïðîöåññà.
Äëÿ îòðàáîòêè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ôîðìè-
ðîâàíèÿ çàùèòíîé ìàñêè ïðè ëîêàëüíîì àíîäèðîâà-
íèè áûë ðàçðàáîòàí òåñòîâûé ìîäóëü. Â òîïîëîãèè
òåñòîâîé ñòðóêòóðû èìåþòñÿ êîíòàêòíûå ïåðåõîäû
êðóãëîé è êâàäðàòíîé ôîðìû ðàçëè÷íûõ ðàçìåðîâ,
èñïîëüçóåìûå êàê òî÷å÷íûé òåñò íà íàðóøåíèå àäãå-
çèè ïðè îáúåìíîì ðîñòå è ïîäàíîäèðîâàíèå â ðåçóëü-
òàòå èçîòðîïíîãî õàðàêòåðà ïðîöåññà.
Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ êîíôèãóðàöèè ìàñêè ïî-
êàçàëî, ÷òî ïðè âñåõ èññëåäîâàííûõ òîëùèíàõ îêñè-
äà êðóãëûå ôðàãìåíòû âîñïðîèçâîäÿòñÿ ëó÷øå, à â
óãëàõ êâàäðàòíîé ìàñêè îáðàçóþòñÿ òðåùèíû ïîñëå
âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî îòæèãà ïðè òåìïåðàòóðå 673 Ê.
Îáðàçîâàíèå òðåùèí íå çàâèñèò îò íîìèíàëüíîãî ðàç-
ìåðà ôèãóðû è îò ðàñïîëîæåíèÿ åå íà ïîäëîæêå, à
îïðåäåëÿåòñÿ ñîñòàâîì ñïëàâà, òîëùèíîé îêñèäà è
ôîðìîé ýëåìåíòà ñòðóêòóðû. Îêîëî êðóãëûõ ýëåìåí-
òîâ ìàñêè òðåùèíû íå îáðàçóþòñÿ íè äî, íè ïîñëå
îòæèãà. Ïîäëîæêè ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì îòæè-
ãå (≤723 Ê) äåôîðìèðóþòñÿ ïðè îïðåäåëåííîì ñîîò-
íîøåíèè òîëùèíû ïîäëîæêè è îêñèäà ïðåèìóùå-
ñòâåííî âáëèçè îñòðûõ êðîìîê è êðàåâ ôðàãìåíòè-
ðîâàííûõ ó÷àñòêîâ ìàñêè. Ïîýòîìó â òåõ ñëó÷àÿõ,
êîãäà âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ îáðàáîòêà ÿâëÿåòñÿ íåîá-
õîäèìîé òåõíîëîãè÷åñêîé îïåðàöèåé, æåëàòåëüíî, âî-
ïåðâûõ, èñïîëüçîâàòü êðóãëûå èëè ñ çàêðóãëåííûìè
òîðöàìè ïîäëîæêè, à âî-âòîðûõ, ïðîåêòèðîâàòü êîí-
òàêòíûå ïåðåõîäû è òåïëîïðîâîäÿùèå ñòîëáèêè êðóã-
ëîé ôîðìû.
Áûëè èññëåäîâàíû ðàçëè÷íûå òåõíîëîãè÷åñêèå
âàðèàíòû ôîðìèðîâàíèÿ çàùèòíîé ìàñêè, óñ-
òîé÷èâîé ïðè ëîêàëüíîì òîëñòîñëîéíîì ÝÕÀ. Êèñ-
ëîòîñòîéêèå îðãàíè÷åñêèå ðåçèñòû, õèìè÷åñêè óñ-
òîé÷èâûå ê âîçäåéñòâèþ ùàâåëåâî-êèñëûõ ýëåêòðî-
ëèòîâ, ïîâðåæäàþòñÿ ìåõàíè÷åñêè íà êðîìêàõ ôðàã-
ìåíòèðîâàííûõ ó÷àñòêîâ ìàñêè èç-çà îáúåìíîãî ðî-
ñòà ïîðèñòîãî îêñèäà. Ïîýòîìó èññëåäîâàëè êîìáè-
íèðîâàííóþ ìàñêó èç òîíêèõ ïëåíîê àíîäèðóåìûõ
ìåòàëëîâ (Òà�Al�Òà). Ïëîòíûé îêñèä ìåòàëëà
Ta2O5, îáðàçîâàííûé èç ìàòåðèàëà ìàñêè ïðè ïîðèñ-
Ðèñ. 2. Ñõåìà ïåðåíîñà èçîáðàæåíèÿ èç êîìáèíèðîâàííîé ìàñêè â ïîäëîæêó:
1 � àëþìèíèåâàÿ ïîäëîæêà; 2 � êîìáèíèðîâàííàÿ ìàñêà èç òîíêèõ ïëåíîê Òà�Al�Ta; 3 � ïîðèñòûé îêñèä àëþìèíèÿ;
4 � çàùèòíàÿ ìàñêà èç Ta�Al�Ta2O5; 5 � SOG (special organic glass)
à)
á)
â)
ã)
I âàðèàíò
Y
X
0
ä)
å)
æ)
ç)
∆ 1
3 4
hox
h+
h�
0
Y
5
0
X
Y
∆ 2
Y
∆ 0
1 2
X
0
h1
+
h1
�0
X
Y
X
hox
h2
+
h2
�
0
X
Y
0
X
Y
0
X
Y D0
D a
II âàðèàíò
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
43
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
òîì àíîäèðîâàíèè ïîäëîæêè, äîñòàòî÷íî ýëàñòè÷åí
è íå ïîäðûâàåòñÿ ïðè ïîðèñòîì àíîäèðîâàíèè, ñî-
õðàíÿÿ ôîðìó ðèñóíêà. Îäíàêî èìååò ìåñòî çíà÷è-
òåëüíûé îáúåìíûé ðîñò ïîðèñòîãî îêñèäà íàä ìàñ-
êîé, êàê ïîêàçàíî íà ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðîôèëîãðàì-
ìàõ ïîâåðõíîñòè íà ðèñ. 2 è 3.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà ñõåìà ïåðåíîñà èçîáðàæåíèÿ
èç êîìáèíèðîâàííîé ìàñêè Òà (60 íì)+Al (2,0 ìêì)+
Òà (100 íì) â ïîäëîæêó ñ ïîìîùüþ ÝÕÀ, à íà ðèñ. 3
� ñîîòâåòñòâóþùèå ïðîôèëîãðàììû ïîâåðõíîñòè,
ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ ñêàíèðóþùåãî ïðîôèëîìåò-
ðà Sloan DEKTAK 3030.Rev. ôèðìû Natan Post Office.
Íà ñõåìå ïðèíÿòû ñëåäóþùèå
îáîçíà÷åíèÿ: D0 � ðàçìåð ñòî-
ðîíû êâàäðàòíîãî ôðàãìåíòà
ìàñêè; Hox � îáùàÿ òîëùèíà
îêñèäà; D � ðàçìåð ñòîðîíû
êîíòàêòíîãî ïåðåõîäà â ïîäëîæ-
êå; h+ è h� � òîëùèíà îêñèäà
íàä è ïîä èñõîäíîé ïîâåðõíîñ-
òüþ ïîäëîæêè, ñîîòâåòñòâåííî;
a � âåëè÷èíà ïîäàíîäèðîâàíèÿ;
(a�h�) � âåëè÷èíà ïåðåàíîäèðî-
âàíèÿ; ∆ � âûñîòà ñòóïåíüêè
îêñèäà íàä ìàñêîé.
Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îáðàáîòêà ýê-
ñïåðèìåíòàëüíûõ ðåçóëüòàòîâ
(ïðîôèëîãðàìì è ìèêðîôîòîãðà-
ôèé ïîâåðõíîñòè) ïî ìåòîäèêå
âàðèàöèîííûõ ðÿäîâ ïîçâîëèëà îïðåäåëèòü ñðåäíþþ
âåëè÷èíó ïîäàíîäèðîâàíèÿ (à) è ïåðåàíîäèðîâàíèÿ
(a�h�) ïðè òîëñòîñëîéíîì ÝÕÀ ñïëàâîâ Al. Â òàáë. 2
ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû äëÿ îáðàç-
öîâ èç ñïëàâîâ ÀÌã, ÀÌö è U-5086, ïîëó÷åííûå ïðè
èäåíòè÷íûõ óñëîâèÿõ àíîäèðîâàíèÿ, îòêóäà âèäíî,
÷òî ÷åì òîëùå ïëåíêà îêñèäà, òåì áîëüøå óõîä ðàç-
ìåðîâ âñëåäñòâèå ïîäàíîäèðîâàíèÿ è òåì áîëüøå
äîëæåí áûòü äîïóñê íà ýòîò óõîä. Ïðîôèëîãðàììû
ïîâåðõíîñòè è äàííûå òàáë. 2 ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè
ëîêàëüíîì àíîäèðîâàíèè ñïëàâîâ àëþìèíèÿ ïðîèñ-
õîäèò çíà÷èòåëüíûé îáúåìíûé ðîñò îêñèäà. Êîýôôè-
öèåíò îáúåìíîãî ðîñòà k áîëüøå, ÷åì ïðè àíîäèðî-
âàíèè ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè ÷èñòîãî àëþìèíèÿ (1,2�
1,3). Ïðè ïðèáëèæåíèè òîëùèíû îêñèäà ê ãåîìåòðè-
÷åñêèì ðàçìåðàì ýëåìåíòîâ ìàñêè k óâåëè÷èâàåòñÿ.
Ïðè îïòèìàëüíûõ óñëîâèÿõ àíîäèðîâàíèÿ, âêëþ÷àÿ
îõëàæäåíèå è ïåðåìåøèâàíèå, îñíîâíîå âëèÿíèå íà
ðåçóëüòàòû ÝÕÀ îêàçûâàþò îäíîðîäíîñòü è ñîñòàâ
ñïëàâà è ñîîòíîøåíèå òîëùèí îêñèäà è ãåîìåòðè-
÷åñêèõ ðàçìåðîâ ìàñêè.
Èññëåäîâàíèÿ ïåðåàíîäèðîâàíèÿ ïðè ðàâíûõ ïðî-
÷èõ óñëîâèÿõ ïîêàçàëè, ÷òî íàèáîëüøèé âêëàä â èñ-
êàæåíèå ðàçìåðîâ îáðàáàòûâàåìîé ñòðóêòóðû âíî-
ñèò ñîñòàâ ñïëàâà. Â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ (áåç ïå-
ðåìåøèâàíèÿ è ïðèíóäèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ) ïåðå-
àíîäèðîâàíèå îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ñêîðîñòü ÝÕÀ ïðè
äîñòèæåíèè íåêîòîðîé êðèòè÷åñêîé òîëùèíû îêñèäà
Íêð çíà÷èòåëüíî óìåíüøàåòñÿ, ò. ê. êàíàëû ïîð áëî-
êèðóþòñÿ ãàçîâûìè ïóçûðüêàìè.
Äëÿ ñïëàâîâ ÀÌã êðèòè÷åñêàÿ òîëùèíà îêñèäà
ðàâíà ïðèìåðíî 30 ìêì. Óìåíüøåíèå ñêîðîñòè ðîñòà
îêñèäà ïîñëå äîñòèæåíèÿ ýòîé òîëùèíû ñâÿçàíî ñ
óìåíüøåíèåì ïëîòíîñòè òîêà àíîäèðîâàíèÿ (òîêà
ôîðìîâêè). Ïîñëåäíèé îäíîçíà÷íî ñâÿçàí ñ ñèëîé
òîêà â ïîðå, êîòîðàÿ èçìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè ñî-
ïðîòèâëåíèÿ òîêîïðîâîäÿùåãî êàíàëà (ïîðà, çàïîë-
íåííàÿ ýëåêòðîëèòîì). Ñîïðîòèâëåíèå òîêîïðîâîäÿ-
ùåãî êàíàëà ñîñòîèò èç äâóõ ñîñòàâëÿþùèõ: ñîïðî-
òèâëåíèå ýëåêòðîëèòà â ïîðå è ïåðåõîäíîå ñîïðîòèâ-
ëåíèå îêñèäà íà ãðàíèöå ðàçäåëà "áàðüåðíûé ñëîé
îêñèäà � ýëåêòðîëèò". Èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ
ýëåêòðîëèòà â ïîðå íåçíà÷èòåëüíî ïî ñðàâíåíèþ ñ èç-
ìåíåíèåì ïåðåõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îêñèäà ïðè ñæà-
òèè òîêîïðîâîäÿùåãî êàíàëà ãàçîâûìè ïóçûðüêàìè.
0
0
0
0
∆2
∆1
∆0
à)
á)
â)
ã)
Ðèñ. 3. Ïðîôèëîãðàììû ïîâåðõíîñòè òåñòîâîé ñòðóêòó-
ðû, èçãîòàâëèâàåìîé ïî I âàðèàíòó:
à � èñõîäíàÿ ïîâåðõíîñòü; á � çàùèòíàÿ ìàñêà; â � ñòóïåíüêè
îêñèäà ïîñëå àíîäèðîâàíèÿ; ã � ñòóïåíüêè îêñèäà ïîñëå ïëàíà-
ðèçàöèè
Òàáëèöà 2
Ðåçóëüòàòû ëîêàëüíîãî àíîäèðîâàíèÿ ñïëàâîâ àëþìèíèÿ
Ïàðàìåòðû
Ñïëàâ *Hox,
ìêì
h+,
ìêì
h–,
ìêì
a,
ìêì
(a–h–),
ìêì
(a–h–),
%
k
ÀÌã-3 5 3,5 1,5 4 0,5 12 1,4
ÀÌã-3 17 10 7 13 3 23 1,7
ÀÌã-3 45 25 20 37 12 32 1,8
ÀÌã-3 150 65 85 115 30 20 1,8
ÀÌã-2 100 45 55 80 40 25 1,7
ÀÌö 65 32 38 75 37 57 1,7
ÀÌö 70 33 40 85 45 64 1,7
U-5086 13 6 7 10 4 31 1,8
U-5086 25 11 13,5 20 9 36 1,8
*Òîëùèíà îêñèäà, îïðåäåëåííàÿ ñ ïîìîùüþ èçìåðèòåëÿ
òîëùèíû ÂÒ-30Í ñ òî÷íîñòüþ ±5%.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
44
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Áûëà ðàçðàáîòàíà ïðîãðàììà ðàñ÷åòà èçìåíåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèÿ òîêîïðîâîäÿùåãî êàíàëà â çàâèñèìî-
ñòè îò äèàìåòðà ãàçîâûõ ïóçûðüêîâ (b) è äëèíû ïîðû
(òîëùèíû îêñèäà). Ïðîãðàììà îñíîâàíà íà ðåøåíèè
óðàâíåíèé Ëàïëàñà äëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïîðå,
çàïîëíåííîé ýëåêòðîëèòîì, ïðè îïðåäåëåííûõ ãðà-
íè÷íûõ óñëîâèÿõ. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà îòíîñèòåëüíî-
ãî èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ òîêîïðîâîäÿùåãî êàíà-
ëà R/R0 â çàâèñèìîñòè îò åãî äèàìåòðà (dp) è âûñîòû
(h) ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4. Ðàñ÷åòíûå äàííûå ïîêàçû-
âàþò, ÷òî ïðè çíà÷èòåëüíîì ñóæåíèè òîêîïðîâîäÿùåãî
êàíàëà åãî ñîïðîòèâëåíèå ðåçêî âîçðàñòàåò (êðèâàÿ
1) âñëåäñòâèå âûäåëåíèÿ ïóçûðüêîâ ãàçà.
Èññëåäîâàíèÿ äèíàìèêè ðàçâèòèÿ ãàçîâûäåëåíèÿ
íà àíîäå ïîêàçàëè, ÷òî â êèñëîòíûõ ýëåêòðîëèòàõ (ñåð-
íî-êèñëûõ è ùàâåëåâî-êèñëûõ) ãàçîâûå ïóçûðüêè ïî-
ÿâëÿþòñÿ íà ïîâåðõíîñòè àíîäà ïðàêòè÷åñêè ìãíî-
âåííî (10�2�10�3 ñ). Õèìè÷åñêèé àíàëèç àíîäíîãî
ãàçà ïîêàçàë, ÷òî îí ñîñòîèò èç 96% îá. êèñëîðîäà è
4% îá. âîäîðîäà. Îòðûâàÿñü îò äíà ïîðû, ãàçîâûå
ïóçûðüêè çàïîëíÿþò åå îáúåì, óâåëè÷èâàÿ ñîïðîòèâ-
ëåíèå òîêîïðîâîäÿùåãî êàíàëà. Óâåëè÷èâàåòñÿ òåì-
ïåðàòóðà ýëåêòðîëèòà. Ñ óâåëè÷åíèåì âðåìåíè àíî-
äèðîâàíèÿ (òîëùèíû îêñèäà) óâåëè÷èâàåòñÿ ñêîðîñòü
âûäåëåíèÿ ãàçà íà àíîäå. Âñëåäñòâèå ýòîãî óâåëè÷è-
âàåòñÿ äîëÿ ýëåêòðîýíåðãèè íà åãî âûäåëåíèå, ò. ê.
ïëîòíîñòü òîêà â öåïè ïîääåðæèâàåòñÿ ïîñòîÿííîé.
Ïîýòîìó ÝÕÀ â âåðòèêàëüíîì íàïðàâëåíèè Y ïðè äî-
ñòèæåíèè Íêð ïðèîñòàíàâëèâàåòñÿ èëè ïðåêðàùàåòñÿ
ñîâñåì, è ïåðåàíîäèðîâàíèå îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ñêî-
ðîñòüþ ÝÕÀ ìàòåðèàëà ïîäëîæêè â áîêîâîì íàïðàâ-
ëåíèè Õ (ñì. ðèñ. 2).
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ îöåíêà ïîäàíîäèðîâàíèÿ ïî
ýëåìåíòàì ðàçëè÷íîãî ðàçìåðà è ôîðìû (òî÷å÷íûé
òåñò) ïîêàçàëà, ÷òî âåëè÷èíà óõîäà ïîä ìàñêó íå çàâè-
ñèò îò ôîðìû è íîìèíàëüíîãî ðàçìåðà ýëåìåíòà, åñëè
ýòîò ðàçìåð áîëüøå òîëùèíû îêñèäà è ýëåìåíòû ñòðóê-
òóðû íàõîäÿòñÿ íà çíà÷èòåëüíîì ðàññòîÿíèè äðóã îò
äðóãà. Çàâèñèìîñòü îò ðàçìåðà èìååò ìåñòî ïðè øè-
ðèíå ñõåìíîãî ýëåìåíòà, ñðàâíèìîé ñ òîëùèíîé îê-
ñèäà èëè ìåíüøåé, è ïðè ïåðåíîñå èçîáðàæåíèÿ ÷å-
ðåç îêíà (ùåëè) â çàùèòíîé ìàñêå. Â íàøåì ýêñïå-
ðèìåíòå øèðèíà ñõåìíîãî ýëåìåíòà èçìåíÿåòñÿ íà
óäâîåííóþ è áîëåå òîëùèíó ïðîàíîäèðîâàííîãî ñëîÿ.
Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðå-
çóëüòàòû, áûë ðàçðàáîòàí òåõíîëîãè÷åñêèé
ïðîöåññ ïëàíàðèçàöèè ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè ñ Òvias
è Lvias, ñîâìåñòèìîé ñ òîíêîïëåíî÷íîé òåõíîëîãèåé.
Êîíêðåòíàÿ ðåàëèçàöèÿ òåõíîëîãèè ïëàíàðèçàöèè
äîïóñêàåò ìíîæåñòâî ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ â çàâè-
ñèìîñòè îò òîëùèíû äèýëåêòðè÷åñêîãî ñëîÿ è ñ ó÷å-
òîì ôóíêöèîíàëüíûõ òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê
ÌÊÌ. Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû äâà âàðèàíòà ïîñëåäî-
âàòåëüíîñòè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ïëàíàðèçàöèè
ïîâåðõíîñòè ïåðåä íàíåñåíèåì òîíêîïëåíî÷íûõ ñëî-
åâ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ÌÑÌ.
Ïðè òîëùèíå äèýëåêòðè÷åñêîãî ñëîÿ äî 30 ìêì
íàèëó÷øèå ðåçóëüòàòû áûëè ïîëó÷åíû ïðè ñëåäóþ-
ùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðà-
öèé. Íà ïîëèðîâàííóþ ïîâåðõíîñòü àëþìèíèåâîé
ïîäëîæêè (ïðîôèëîãðàììà ïîâåðõíîñòè íà ðèñ. 3, à,
ñòåïåíü øåðîõîâàòîñòè íà óðîâíå 15,5 íì) îñàæäà-
þò ìíîãîñëîéíóþ òîíêîïëåíî÷íóþ êîìïîçèöèþ
Ta�Al�Ta è ïðîâîäÿò ôîòîëèòîãðàôèþ ïî ðèñóíêó
ïåðâîãî ñëîÿ ("çåìëÿíîé" øèíû) � ðèñ. 2, à è 3, á.
Ïðîâîäÿò ëîêàëüíîå ôîðìèðîâàíèå ïîðèñòîãî îê-
ñèäà ïðè ïîñòîÿííîé ïëîòíîñòè òîêà � ðèñ. 2, á. Ïî
ïðîôèëîãðàììàì ïîâåðõíîñòè (ðèñ. 3, â) îïðåäåëÿ-
þò âûñîòó ñòóïåíüêè ∆1 è òîëùèíó îêñèäà h+. Âûñî-
òà ñòóïåíüêè â ïðåäåëàõ äëèííîé ñòîðîíû òåñòîâîé
ñòðóêòóðû èçìåíÿåòñÿ íà ±20% îòíîñèòåëüíî ñðåä-
íåàðèôìåòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ. Äàëåå ïðîâîäÿò ïëàíà-
ðèçàöèþ ïîâåðõíîñòè òðàäèöèîííûì ìåòîäîì, íàïðè-
ìåð, ñ ïîìîùüþ æèäêîãî ñòåêëà � ðèñ. 2, â. Ïîñëå
ïëàíàðèçàöèè âûñîòà ñòóïåíüêè (∆2) èçìåíÿåòñÿ â
ïðåäåëàõ ±10%, íî àáñîëþòíàÿ âåëè÷èíà ïî÷òè íå
èçìåíÿåòñÿ � ðèñ. 3, ã. Çàòåì ïðîâîäÿò âñêðûòèå êîí-
òàêòíûõ îêîí � ðèñ. 2, ã. Ïðè âñêðûòèè êîíòàêòíûõ
îêîí ïëàçìåííûì òðàâëåíèåì âûñîòà ñòóïåíüêè óìåíü-
øàåòñÿ íå áîëåå ÷åì íà 20%.
Ïðîôèëîãðàììà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè ïîñëå
ïëàíàðèçàöèè òðàäèöèîííûì ìåòîäîì ïîêàçàíà íà
ðèñ. 3, ã. Êà÷åñòâî ïëàíàðèçóþùåãî ñëîÿ, íàíåñåí-
íîãî ïîâåðõ ñòóïåí÷àòîé ñòðóêòóðû, îïðåäåëÿåòñÿ
åãî êîíôîðìíîñòüþ ê íàêëîííûì ýëåìåíòàì ïðîôèëÿ
ñòóïåíåê. Ïîêðûòèå èç SOG ñãëàæèâàåò ðåëüåô �
ðèñ. 2, ã, íî íå ðåøàåò ïðîáëåìû ñòóïåíåê, âûñîòà
êîòîðûõ îñòàåòñÿ ïî÷òè íà òîì æå óðîâíå. Ïîýòîìó â
ïðîöåññ ïëàíàðèçàöèè áûëè ââåäåíû äîïîëíèòåëüíûå
îïåðàöèè (âòîðîé âàðèàíò).
Ïîñëå ôîðìèðîâàíèÿ ìàñêè ïî ðèñóíêó êîíòàêò-
íûõ ïåðåõîäîâ � ðèñ. 2, ä ïðîâîäÿò ïåðâîå ëîêàëüíîå
àíîäèðîâàíèå íà ãëóáèíó h�
1
� ðèñ. 2, å, ñåëåêòèâíîå
õèìè÷åñêîå òðàâëåíèå ïîðèñòîãî îêñèäà � ðèñ. 2, æ,
âòîðîå ëîêàëüíîå ÝÕÀ íà ãëóáèíó h�
2 � ðèñ. 2, ç.
 äàííîì âàðèàíòå ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà ïðåâðàùå-
íèÿ èçîòðîïíîãî àíîäèðîâàíèÿ â ïñåâäîàíèçîòðîïíîå
� ðèñ. 2, æ: ñâåøåííûå êðàÿ çàùèòíîé Òà2Î5-ìàñêè,
îáðàçîâàííûå ïðè ñåëåêòèâíîì õèìè÷åñêîì òðàâëå-
íèè îêñèäà Al2O3, ïîëó÷åííîãî ïðè ïåðâîì àíîäèðî-
âàíèè, áëîêèðóþò äàëüíåéøåå áîêîâîå ïîäàíîäèðîâà-
íèå. Äàííûé ïðîöåññ ñõîäåí ñ ïðåäëîæåííûì â [10,
ñ. 883�895] ïðîöåññîì ïñåâäîàíèçîòðîïíîãî òðàâ-
ëåíèÿ. Çàãèá ìàñêè âî âðåìÿ âòîðîãî àíîäèðîâàíèÿ
çàùèùàåò áîêîâóþ ñòåíêó îò ïåðåàíîäèðîâàíèÿ è, êðî-
ìå òîãî, îáðàçóåòñÿ ïî÷òè ïëàíàðíàÿ ïîâåðõíîñòü.
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîãî èçìåíåíèÿ ñîïðî-
òèâëåíèÿ òîêîïðîâîäÿùåãî êàíàëà îò åãî äèàìåòðà è
âûñîòû:
1 � 2h/dp=0,1; 2 � 2h/dp=0,5; 3 � 2h/dp=1,0
1
2
3
R/R0
1,8
1,4
1,0
0 0,2 0,4 0,6 b/dð
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
45
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Ðàñ÷åò ðåæèìîâ àíîäèðîâàíèÿ íà÷èíàåòñÿ ñ îïðå-
äåëåíèÿ òîëùèíû îêñèäà, íåîáõîäèìîé äëÿ èçîëÿöèè
øèíû ïèòàíèÿ îò ñèãíàëüíûõ óðîâíåé (hîõ).
Ïî èçâåñòíûì çíà÷åíèÿì òîëùèíû îêñèäà hîõ è
êîýôôèöèåíòà îáúåìíîãî ðîñòà k ïî ñõåìå, ïðèâå-
äåííîé íà ðèñ. 2, îïðåäåëÿþò òîëùèíó îêñèäà ïðè
ïåðâîì àíîäèðîâàíèè. Èç ñõåìû ðèñ. 2 âèäíî, ÷òî
hox=h�
2+h+
2=h+
2+h�
1. (1)
Îòñþäà
h�
1=hox�h+
2, (2)
ãäå h+
2=hox/k,
òîãäà
h�
1=hox�hox/k=hox(1�1/k). (3)
Ïî çíà÷åíèþ h�
1 îïðåäåëÿþò âðåìÿ ïåðâîãî àíîäè-
ðîâàíèÿ, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó Ñààøè äëÿ ãàëüâàíîñòà-
òè÷åñêîãî ðåæèìà [11]. Çàòåì ýêñïåðèìåíòàëüíî îï-
ðåäåëÿþò âðåìÿ ñåëåêòèâíîãî õèìè÷åñêîãî òðàâëå-
íèÿ îêñèäà. Äëÿ ñåëåêòèâíîãî õèìè÷åñêîãî òðàâëå-
íèÿ àíîäíîãî îêñèäà íà ïîäëîæêàõ èç ñïëàâà ÀÌã
èñïîëüçîâàëè ðàñòâîð ñëåäóþùåãî ñîñòàâà: 35 ìë/ë
85% H3PO4+20 ã/ë CrO3 (Ò=353 Ê). Âðåìÿ îáðàáîòêè
â ýòîì òðàâèòåëå çàâèñèò îò óñëîâèé ôîðìèðîâàíèÿ
îêñèäà, à íå îò åãî òîëùèíû, è â êàæäîì êîíêðåòíîì
ñëó÷àå îïðåäåëÿåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî.  íàøåì ýê-
ñïåðèìåíòå âðåìÿ òðàâëåíèÿ ñîñòàâèëî 7±0,5 ìèí.
Ýòîò âàðèàíò èçãîòîâëåíèÿ ïîäëîæêè áûë ðàçðà-
áîòàí ïðè ïðîâåäåíèè ñîâìåñòíûõ èññëåäîâàíèé â
ðàìêàõ äîãîâîðà î íàó÷íîì ñîòðóäíè÷åñòâå ñ ôèð-
ìîé ÐÑÂ (ã. Õàéôà, Èçðàèëü).
Ïðè òîëùèíå äèýëåêòðèêà âûøå 30 ìêì äëÿ óâå-
ëè÷åíèÿ ïðî÷íîñòè ñöåïëåíèÿ ìåòàëëè÷åñêîé ìàñêè
ñ ïîäëîæêîé ïðåäâàðèòåëüíî ïðîâîäÿò íåãëóáîêîå ïî-
ðèñòîå àíîäèðîâàíèå (~0,5 ìêì) äëÿ ïîëó÷åíèÿ îä-
íîðîäíîé øåðîõîâàòîé ïîâåðõíîñòè, äàëåå îñóùåñòâ-
ëÿþò îïåðàöèè ïî ñõåìå ðèñ. 2, à�ã è ïîñëå ãðóí-
òîâêè ïðîâîäÿò ìåõàíè÷åñêîå ïîëèðîâàíèå ïîâåðõ-
íîñòè îêñèäà. Ýòîò âàðèàíò ïëàíàðèçàöèè èñïîëüçó-
åòñÿ ïðè ðàçðàáîòêå êîíñòðóêöèè è òåõíîëîãèè âûñî-
êî÷àñòîòíîãî ôèëüòðà íà àëþìèíèåâîé ïîäëîæêå â
ðàìêàõ ðåñïóáëèêàíñêîé ïðîãðàììû "Èíôîðìàòèêà".
Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ òåîðåòè÷åñêèõ è ýê-
ñïåðèìåíòàëüíûõ ðåçóëüòàòîâ ìîæíî ñäåëàòü
ñëåäóþùèå âûâîäû.
Àíîäèðîâàííûå àëþìèíèåâûå ïîäëîæêè ñ òåïëî-
îòâîäÿùèìè ñòîëáèêàìè è êîíòàêòíûìè ïåðåõîäàìè
ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ïðè êîíñòðóèðîâàíèè ãèá-
ðèäíûõ ìèêðîñáîðîê íà êðóïíîôîðìàòíûõ ïîäëîæ-
êàõ, îáúåäèíÿþùèõ áåñêîðïóñíûå êðèñòàëëû (ÌÊÌ);
òîíêîïëåíî÷íûõ ÃÈÑ ñ ìíîãîóðîâíåâûìè ñèñòåìà-
ìè ìåæñîåäèíåíèé, â òîì ÷èñëå ñî âñòðîåííûìè ïàñ-
ñèâíûìè ýëåìåíòàìè [12]; òðàññèðîâî÷íûõ ìèêðî-
ïëàò ïîä ðàçâàðêó ÑÂ×-êðèñòàëëîâ; îñíîâàíèé íîñè-
òåëåé äëÿ ìèíèáëîêîâ, ïîëó÷àåìûõ ìåòîäîì ïîâåðõ-
íîñòíîãî ìîíòàæà, è äð.
Òîëùèíà àëþìèíèåâûõ ïîäëîæåê äëÿ ýòèõ öåëåé
äîëæíà áûòü â äèàïàçîíå 0,8�1,5 ìì, ãåîìåòðè÷åñ-
êèå ðàçìåðû çàâèñÿò îò èñïîëüçóåìîãî äëÿ ïîëèðî-
âàíèÿ îáîðóäîâàíèÿ, ìàêñèìàëüíûé ïðîãèá (íåïëîñ-
êîñòíîñòü) ñîñòàâëÿåò 30 ìêì (60×48 ìì) è 60 ìêì
(120×120 ìì), ñîîòâåòñòâåííî.
Òîëùèíà àíîäíîãî îêñèäà íà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæ-
êè çàâèñèò îò êîíêðåòíîãî ïðèìåíåíèÿ, è äëÿ óñò-
ðîéñòâ, ðàáîòàþùèõ â äèàïàçîíå ÷àñòîò äî 50 ÌÃö,
ìîæåò áûòü ðàâíà 10�15 ìêì ïðè øèðèíå äîðîæåê
ìåæñîåäèíåíèé â ÌÑÌ ïîðÿäêà 15�20 ìêì. Ïðè
÷àñòîòàõ áîëüøå 150 ÌÃö òîëùèíà äèýëåêòðè÷åñêî-
ãî ñëîÿ äîëæíà áûòü óâåëè÷åíà äî 50 ìêì è áîëåå.
Òîëùèíà òåõíîëîãè÷åñêîãî ñëîÿ h1 ðàññ÷èòûâàåòñÿ
ïî ôîðìóëàì (1) � (3) èñõîäÿ èç óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ
ïëàíàðíîé ïîâåðõíîñòè äî íàíåñåíèÿ òîíêèõ ïëåíîê.
Âåëè÷èíà ïîäàíîäèðîâàíèÿ çàâèñèò îò òèïà ñïëàâà,
òîëùèíû îêñèäà, è äîëæíà ó÷èòûâàòüñÿ ïðè ïðîåê-
òèðîâàíèè êîíòàêòíûõ ïåðåõîäîâ.
 òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ îáðà-
áîòêà ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîé òåõíîëîãè÷åñêîé îïåðà-
öèåé, æåëàòåëüíî èñïîëüçîâàòü êðóãëûå èëè ñ çàê-
ðóãëåííûìè òîðöàìè ïîäëîæêè è êîíòàêòíûå ïåðåõî-
äû è òåïëîïðîâîäÿùèå ñòîëáèêè êðóãëîé ôîðìû.
Òàê êàê ïåðåàíîäèðîâàíèå îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî
êàíàëû ïîð áëîêèðóþòñÿ ãàçîâûìè ïóçûðüêàìè, îï-
ðåäåëåíû è èññëåäîâàíû óñëîâèÿ àíîäèðîâàíèÿ ñ
ìèíèìàëüíûì ãàçîâûäåëåíèåì.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Burman Surendra, Shervani Naveed A. Programable
multichip modules // IEEE Micro.� 1993.� Vol. 13, N 2.�
P. 28�35.
2. Nakahara H. Printed circuit world convention VI //
Galvanotechnic.� 1993.� Vol. 84, N 7.� P. 2426�2429.
3. Muszka E. G., Dixon A. Gassey, Frent J. A multichip
package for high-speed logic die // IEEE Trans. Compon. Hy-
brid and Manuf. Technol.� 1993.� Vol. 16, N 1.� P. 67�73.
4. Makund P. R., McDonald J. F. The high performance
electronic packaging technology // Computers.� 1993.�
Vol. 26, N 17.� P. 10�12.
5. Ñîêîë Â. À., Âîðîáüåâà À. È., Âðóáëåâñêèé È. À.,
Ïàðêóí Â. Ì. Ïå÷àòíûå ïëàòû íà ìåòàëëè÷åñêèõ îñíîâà-
íèÿõ // Çàðóáåæíàÿ ðàäèîýëåêòðîíèêà.� 1991.� ¹ 5.�
Ñ. 49�64.
6. Ìýíãèí ×. Ã., Ìàêêëåëëàíä Ñ. Òåõíîëîãèÿ ïîâåðõ-
íîñòíîãî ìîíòàæà.� Ì.: Ìèð, 1990.
7. Ñîêîë Â. À., Âîðîáüåâà À. È., Ìèðñêèé Ó. Áàçîâûå
òåõíîëîãèè ìíîãîêðèñòàëüíûõ ìîäóëåé // Ñá. "Ñîâðåìåí-
íûå ñðåäñòâà ñâÿçè".� Ìåæäóíàð. íàó÷.-òåõí. êîíô.�
ÐÁ, ã. Íàðî÷ü, 1995.� Ñ. 223.
8. Ñîêîë Â. À., Êîñòþ÷åíêî Ñ. À., Ôàìåñ Þ. Í., Ôåäîòî-
âà Ò. Í. Ïðèìåíåíèå àëþìèíèåâûõ àíîäèðîâàííûõ ïîä-
ëîæåê â òåõíîëîãèè ãèáðèäíûõ èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì
// Ñïåöèàëüíàÿ òåõíèêà ñðåäñòâ ñâÿçè. Ñåð. Òåõíîëîãèÿ ïðî-
èçâîäñòâà è îáîðóäîâàíèå.� 1983.� Âûï. 1.� Ñ. 1�13.
9. Ñîêîë Â. À., Òàòàðåíêî Í. È., Ãóñàð Þ. Ñ., Äàíèëî-
âè÷ Í. È. Ïîëó÷åíèå âûñîêîêà÷åñòâåííîé èçîëÿöèè äëÿ
ìíîãîóðîâíåâûõ êîììóòàöèîííûõ ïëàò ÁÃÈÑ // Ïðîèç-
âîäñòâåííî-òåõíè÷åñêèé îïûò.� 1977.� ¹ 11.� Ñ. 24�30.
10. Ìîðî Ó. Ìèêðîëèòîãðàôèÿ. Ò. 2.� Ì.: Ìèð, 1990.
11. House Dr., Downie Dr. The theory of porous anodi-
zation of aluminium // Electroplating and metal finishing.�
1976.� Vol. 29, N 10.� Ð. 19�24.
12. Âîðîáüåâà À. È., Ìîñêâè÷åâ Ê. Â. ÌÑÌ-D èíòåã-
ðàëüíûå ðåçèñòîðû. Ïðîöåññ èçãîòîâëåíèÿ è îñíîâíûå
õàðàêòåðèñòèêè // Ìèêðîýëåêòðîíèêà.� 2000.� Ò. 29,
¹ 6.� Ñ. 417�425.
|