【正文】 ?簡要說明薄膜技術(shù)中干法刻蝕的工藝過程，并說明與濕法刻蝕相比而體現(xiàn)出的優(yōu)點。 50） 106/℃ TCR177。 常用的做法是在厚膜基板的性能或空間有局限的地方制作薄膜電路。 ? ③在大多數(shù)情況下，設(shè)計者受限于單一的方塊電阻率。 ? ①由于相關(guān)的勞動增加，薄膜工藝要比厚膜工藝成本更高，只有在單塊基板上制造大量的薄膜電路時，價格才有競爭力。 ? 高潔凈：導(dǎo)體在有污點的地方會比較薄，將導(dǎo)致引線鍵合和芯片粘接的失效。 ? 銅和鋁： 可以直接與陶瓷基板粘接，在某些用途里也常常使用。 ? TaN(電阻 )+阻擋層 +金 (導(dǎo)體 )體系： ? 金與 TaN的粘接能力很差 ? 可以在金與 TaN之間加入薄薄一層 90Ti/10W，從而提供必須的粘接性 2022/6/3 59 （ 3）導(dǎo)體材料 ? 金： 由于很容易引線鍵合和芯片鍵合以及耐變色和耐腐蝕能力很好，因此在薄膜混合電路生產(chǎn)中金是最常用的導(dǎo)體材料。 2022/6/3 58 （ 2）阻擋材料 ? NiCr合金 (電阻 )+阻擋層 +金 (導(dǎo)體 )體系： ? Cr具有能通過金而擴(kuò)散表面的傾向，既影響引線鍵合，也影響芯片的共晶鍵合。 ? 二氧化鉻（ CrO2）： 二硅化鉻的方阻較高 (1000Ω/□ )，克服了之前材料方阻較低的局限。 ? 常用的電阻材料 ? 鎳鉻耐熱合金（ NiCr）： 盡管 NiCr具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和 TCR特性，如果不用濺射的石英或蒸發(fā)的一氧化硅（ SiO）的鈍化，它對潮濕引起的腐蝕非常敏感。 2022/6/3 57 薄膜材料 （ 1）薄膜電阻 ? 薄膜電阻材料的選擇原則： 電阻薄膜必須提供與基板粘接的能力，這就限制了只能選擇可以形成氧化物的材料。 ? 濺射 +電鍍可減少靶材用量，且沉積速度快。 （ 3）電鍍 ? 工藝原理： 把基板和陽極懸掛在含有待鍍物質(zhì)的導(dǎo)電溶液里，在兩者之間施加電位實現(xiàn)金屬膜的沉積。 ? 2）蒸發(fā)僅局限于熔點較低的金屬。 2022/6/3 56 ? 蒸發(fā)可得到較快的淀積速率，但與濺射相比存在某些缺點。 ? 基板與蒸發(fā)源的距離控制： 應(yīng)在淀積均勻性與淀積速率之間權(quán)衡。而且，顆粒能夠更多以直線的形式運(yùn)動，改善了淀積的均勻性。 為了得到可接受的蒸發(fā)速率，需要蒸氣的壓力為 102torr 常用材料在蒸汽壓為 102torr所處的溫度見教材 P68表 2022/6/3 55 ? 保證高真空環(huán)境的原因： ? 1）可以降低產(chǎn)生可接受蒸發(fā)速率所需的蒸氣壓力，因此，降低了蒸發(fā)材料所需的溫度。 2022/6/3 54 （ 2）蒸發(fā) ? 工藝原理： 在相當(dāng)高的真空 (106torr)腔中，將待蒸發(fā)的材料置于基板的附近，并用電阻或電子束加熱，直到材料的蒸氣壓大大地超過周圍環(huán)境氣壓時，材料蒸發(fā)到周圍環(huán)境并沉積在被加熱的基板（通常為 300℃ ）上。 ? 提高沉積速率的方法： ? 在關(guān)鍵的位置，通過使用 磁場 ，可以使等離子體在靶材附近聚集，大大的加速碰撞濺射的幾率。 2022/6/3 53 ? 膜與基板粘接的機(jī)理： ? 在界面形成的一層 氧化物層 ，所以底層必須是一種容易氧化的材料。 ? 使用光刻工藝形成的圖形具有更窄、邊緣更清晰的線條，促進(jìn)了薄膜技術(shù)在高密度和高頻率的使用。在燒結(jié)過程中，這些顆粒將燒掉，在膜里留下孔洞， ? 干燥速率控制： 在干燥過程中必須控制升溫速率，防止由于溶劑的迅速揮發(fā)導(dǎo)致膜的開裂。 ? 抽風(fēng)系統(tǒng)： 某些溶劑具有強(qiáng)烈的氣味，并且停留在燒結(jié)爐附近時可能對燒結(jié)氣氛產(chǎn)生危害。其中應(yīng)注意： ? 干燥設(shè)備： 通常是在低溫的鏈?zhǔn)胶娓蔂t中進(jìn)行的。如果在印刷后就立刻把膜暴露在高溫中，粘度將降低更多，漿料就會在基板表面鋪展開來，使印刷膜的邊緣清晰度受到破壞。 ?干燥工藝： ? 干燥前必要的流平過程： 在印刷后，零件通常要在空氣中 “ 流平 ” 一段時間，通常 5～ 15min。 2022/6/3 48 厚膜漿料的干燥 ?干燥的目的： 兩種有機(jī)組分組成了印刷膜的運(yùn)載劑：可揮發(fā)組分和不揮發(fā)組分。 ? 非接觸工藝：絲網(wǎng)與基板分開很小的距離，用刮板刮后，絲網(wǎng)就會很快恢復(fù)原狀，把漿料留在了基板上。 ? 絲網(wǎng)印刷的兩種方法： ? 接觸工藝：絲網(wǎng)在整個印刷過程中與基板保持接觸，然后通過降下基板或提起絲網(wǎng)使兩者迅速分開。） 2022/6/3 46 絲網(wǎng)印刷 ?生產(chǎn)厚膜電路需要三個基本工藝： ? 絲網(wǎng)印刷： 把漿料涂布在基板上 ? 干燥： 在燒結(jié)前從漿料中去除揮發(fā)性的溶劑 ? 燒結(jié)： 使粘接機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用，將印刷圖形粘接到基板上 ?絲網(wǎng)掩膜的制備： （一般為不銹鋼絲網(wǎng)） ? 設(shè)計每層結(jié)構(gòu)對應(yīng)的原圖，并用來使涂有感光材料（感光膠）絲網(wǎng)曝光，感光膠受到紫外線作用而交聯(lián)硬化，而被保護(hù)的部分可以用水直接沖洗掉，留下開口圖形區(qū)。 ? 釉面材料的作用： ? 可以對電路提供機(jī)械保護(hù)，免于電路損傷、污染和水等因素在導(dǎo)體之間的橋連短路； ? 阻擋焊料散布； ? 改善厚膜電阻調(diào)阻后的穩(wěn)定性。盡管最初的電容誤差不好，但是厚膜電容器可以經(jīng)過修整達(dá)到很高的精度。 ? 介質(zhì)材料的其它用途： 具有較高介電常數(shù)的介質(zhì)材料也可用于制造厚膜電容器。 2022/6/3 44 ? 對介質(zhì)層加工工藝的要求： 一方面，它們要形成連續(xù)的膜以消除層間的短路；另一方面，它們必須包含小到 ()的開口區(qū)。 ? 匹配性要求介質(zhì)材料中可加入陶瓷顆粒來促進(jìn)結(jié)晶和調(diào)整膨脹系數(shù)（ TCE）。 ? 對介質(zhì)材料特性的要求： ? 燒結(jié)工藝要求介質(zhì)材料必須是結(jié)晶的或可再結(jié)晶的材料。 2022/6/3 43 厚膜介質(zhì)材料 ? 介質(zhì)材料的作用： 以簡單的交疊結(jié)構(gòu)或復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)用作導(dǎo)體間的絕緣體，并可以通過介質(zhì)層留有小的開口區(qū)或通孔以便與相鄰的導(dǎo)體層互連。 ? 燒結(jié)氣氛的控制： 厚膜電阻對燒結(jié)氣氛非常敏感。 ? 一般來說，電阻的歐姆值越高，變化越劇烈。 ? 如果容忍更多的漂移， 電阻額定功率可以高達(dá) 200W/in2。（由于阻值較低的電阻含有較多的金屬，顆粒彼此接觸更多，產(chǎn)熱量少） ? 大多數(shù)電阻系統(tǒng)的功率老化的形狀呈指數(shù)上升。 ? 與單純加熱老化溫升特點的區(qū)別： ? 單純加熱老化：電阻暴露于高溫環(huán)境，整個電阻均勻受熱 ? 加載高功率老化 ：電阻膜內(nèi)點到點的金屬接觸部位產(chǎn)熱，接觸部位的局部溫升要比周圍區(qū)域高得多。 ? 參數(shù)的表征方法： 最常用的試驗條件是相對濕度 85%和溫度 85℃ 。 2022/6/3 40 （ 2）濕度穩(wěn)定性 ? 參數(shù)意義： 水分環(huán)境能加速厚膜電阻的失效，加速因子幾乎為 500。條件為正常室內(nèi)濕度下 125℃ 、 1000h。 ? 經(jīng)過適當(dāng)加工后的電阻，可以測量百分之幾的樣品來看該電阻在整個壽命范圍內(nèi)漂移的大小。如果電阻燒結(jié)不當(dāng)或加工不當(dāng)（修整不當(dāng)、基板失配等），這種漂移就可能影響電路的性能。 其結(jié)果可以用來檢驗和指導(dǎo)制造工藝的優(yōu)化。 2022/6/3 38 ? 改善噪聲水平的原則： ? 高值電阻比低值電阻具有更高的噪聲電平； ? 大面積電阻具有較低的噪聲電平； ? 較厚的電阻具有較低的噪聲電平。 ? 電流噪聲（或稱 “ 粉紅色 ” 噪聲）： 在厚膜電阻中，電流噪聲的主要來源是由于在有效物質(zhì)的顆粒之間可能存在的薄薄一層玻璃引起的能級突變而造成的。 ? 噪聲來源： ? 熱噪聲（或稱 “ 白色 ” 噪聲）： 由于熱引起電子在能級之間隨機(jī)躍遷的結(jié)果，在某種程度上存在于所有的材料中。（長度越短電壓梯度越大） 厚膜電阻典型的 VCR