Bau Hybrider Mikroschaltungen: Einführung in Die Dünn- Und Dickschichttechnologie

ISBN-13: 9783540082897 / Niemiecki / Miękka / 1977 / 166 str.

E. La1/4der

Opis

Die zentralen Bauteile hybrider, d.h. gemischt aufgebauter Mikroschaltungen sind Widerstande, Kondensatoren und Leiterbahnen in Dick-oder Dunnschichttechnik. Zusatzliche Elemente, zu denen insbesondere Einzelhalbleiter und integrierte Schaltkreise gehoren, setzt man durch ein Bondverfahren in die Schichtschaltung ein. In diesem Buch werden die Herstellungsverfahren fur Schichtbauteile, deren Eigen schaften und die Hybridierung der Schaltung, nicht aber Fragen der Halbleitertech nik behandelt. Der Band soll dem lngenieur oder Physiker eine EinfUhrung in die hybride Schichttechnik bieten, ihn aber auch in die Lage versetzen, die wesentlichen Kenntnisse zum selbstandigen Bau von Schichtschaltungen zu erwerben. Viele Beo bachtungen und Erfahrungen aus dem Labor fur Dunn-und Dickschichttechnik der Universitat Stuttgart sind in die Darstellung eingeflossen. Dem Leiter dieses Labors, Herrn Dr. T. KallfaB, danke ich fUr seinen hilfreichen fachlichen Rat und fur die kritische Durchsicht des gesamten Buches. Viele wert volle Hinweise verdanke ich meinen Mitarbeitern, den Herren Dipl. -Phys. H. Bae ger, Dipl.-Ing. B. Kaiser, Dr.-Ing. H. W. Renz und Dipl.-Phys. R. Riekeles. Herr lng. grad. G. Stahle und Herr R. Geiger haben samtliche Zeichnungen mit Sachverstand angefertigt. Frl. U. Rieger danke ich fUr die Geduld und Sorgfalt bei der Herstellung des Manuskriptes. lch hoffe, daB der vorliegende Band dazu beitragt, den hybriden Mikroschaltungen in der Nachrichten- und Regelungstechnik, in der Haushalts- und Kfz-Elektronik und in der medizinischen Technik eine immer breitere und nutzbringende Anwendung zu verschaffen."

Spis treści

1 Einführung und Überblick.- 1.1 Die Notwendigkeit für Schichttechnik.- 1.2 Überblick über die Herstellung von Schichtbauteilen.- 1.2.1 Bauformen.- 1.2.2 Herstellung von Dickschichtschaltungen.- 1.2.3 Herstellung von Dünnschichtschaltungen.- 1.2.4 Hybridierung der Schaltung.- 2 Kennzeichen der Schichtbauteile.- 2.1 Ohmwiderstände.- 2.1.1 Flächenwiderstand und Leistungsbelastung.- 2.1.2 Leitungsmechanismen.- 2.1.3 Temperaturkoeffizient (TK).- 2.1.4 Spannungskoeffizient.- 2.1.5 Rauschzahl.- 2.2 Kondensatoren.- 2.3 Spulen.- 2.4 Verteilte RC-Bauteile.- 3 Substrate.- 3.1 Kenngrößen für Substrate.- 3.1.1 Rauhigkeit der Oberfläche.- 3.1.2 Wölbung der festen Substrate.- 3.1.3 Porenarme Oberfläche.- 3.1.4 Thermischer Ausdehnungskoeffizient.- 3.1.5 Thermische Leitfähigkeit.- 3.1.6 Resistenz gegen Ätzmittel.- 3.1.7 Chemische Stabilität.- 3.1.8 Verlustfaktor des Substrates als Dielektrikum.- 3.2 Substratreinigung.- 3.3 Bearbeitung von Substraten.- 4 Dickschichttechnik.- 4.1 Das Verfahren.- 4.2 Siebe.- 4.3 Maskenherstellung.- 4.3.1 Herstellung des Originals.- 4.3.2 Verkleinerung auf Reduktionskamera.- 4.3.3 Filme.- 4.3.4 Übertrag der Struktur auf eine Maske.- 4.3.4.1 Emulsionssiebe.- 4.3.4.2 Metallmasken.- 4.4 Pasten.- 4.4.1 Bestandteile von Pasten und deren Aufgaben.- 4.4.2 Viskosität von Pasten.- 4.4.3 Messung der Haftfestigkeit.- 4.4.3.1 Test mit Klebestreifen.- 4.4.3.2 Senkrechtes oder waagrechtes Abreißen.- 4.4.3.3 Schältest und Schertest.- 4.4.4 Pasten für Leiterbahnen.- 4.4.5 Widerstandspasten.- 4.4.6 Dielektrische Pasten.- 4.4.6.1 NDK-P asten.- 4.4.6.2 HDK-Pasten.- 4.4.6.3 NPO-Pasten.- 4.4.6.4 Ausbeute bei der Herstellung von Kondensatoren.- 4.4.7 Lotpasten.- 4.4.8 Umhüllungspasten.- 4.4.9 Pasten für elektro-optische Anzeigen.- 4.4.10 Pasten für steuerbare Widerstände.- 4.4.11 Einige Sonderpasten.- 5 Dünnschichttechnik.- 5.1 Vakuumanlagen.- 5.1.1 Einheiten und Grundgesetze.- 5.1.2 Vakuumpumpen.- 5.1.2.1 Vorpumpen.- 5.1.2.2 Hoch- und Ultrahochvakuumpumpen (HV- und UHV- Pumpen).- 5.1.3 Druckmeßgeräte.- 5.1.3.1 Pirani-Röhre.- 5.1.3.2 lonisationsmanometer nach Bayard-Alpert.- 5.1.3.3 Massenspektrometer.- 5.2 Aufdampen von Schichten.- 5.2.1 Verfahren zur Verdampfung.- 5.2.1.1 Widerstandsbeheizte Schiffchen.- 5.2.1.2 Flashverdampfung.- 5.2.1.3 Verdampfen mit Elektronenstrahlkanone.- 5.2.2 Verdampfbare Materialien und deren Eigenschaften.- 5.2.3 Dicke der aufgedampfen Schicht.- 5.2.3.1 Berechnung der Schichtdicke.- 5.2.3.2 Messung der Schichtdicke.- 5.2.4 Aufgedampfte elektrische Bauteile.- 5.2.4.1 Leiterbahnen.- 5.2.4.2 Widerstände.- 5.2.4.3 Dielektrika.- 5.3 Aufstäuben von Schichten.- 5.3.1 Sputtervorgang.- 5.3.2 Erzeugung des Plasmas.- 5.3.3 Sputterausbeute und Sputtergeschwindigkeit.- 5.3.4 Sputtern mit Vorspannung am Substrat.- 5.3.5 Sputtern mit Hochfrequenz.- 5.3.6 Sputtern mit einem Magnetron.- 5.3.7 Sputter-Ätzen.- 5.3.8 Aufgestäubte Schichten für Widerstände.- 5.3.8.1 Ta-Nitrid- und Ta-Oxinitrid-Widerstände.- 5.3.8.2 Die Kennzeichen von Oxinitrid-Schichten.- 5.3.8.3 Widerstände aus Ta-Al-Schichten.- 5.3.9 Dielektrische Schichten aus Ta.- 5.3.9.1 Herstellung des Dielektrikums.- 5.3.9.2 Kondensatoren aus Ta-Schichten.- 5.3.10 Methoden zur Analyse von Schichten.- 5.3.11 Herstellung von Strukturen.- 5.3.11.1 Photolithographie.- 5.3.11.2 Ätzen.- 5.4 Chemische Abscheidung von Schichten.- 5.4.1 Elektrolytische Abscheidung.- 5.4.2 Stromloses Abscheiden.- 5.5 Alterung von Bauteilen.- 5.6 Prozeßfolgen bei der Herstellung von Widerständen und Kondensatoren auf einem Substrat.- 5.6.1 Herstellung von Widerständen und Kondensatoren auf einem Substrat nach dem Beil-Verfahren.- 5.6.2 Mehrschichtverfahren.- 5.6.3 Herstellung von Widerständen und Kondensatoren aus einer Schicht.- 5.6.4 Herstellprozeß für RC-Leitungen.- 6 Bonden.- 6.1 Löten.- 6.1.1 Tauchlöten.- 6.1.2 Reflow Soldering.- 6.2 Thermokompression und Punktschweißen.- 6.3 Ultraschallbonden.- 6.4 Kleben.- 6.5 Umhüllung von Schaltungen.- 7 Abgleich von Bauteilen.- 7.1 Abgleich von Dickschichtwiderständen durch Sandstrahlen.- 7.2 Laser-Abgleich von Schichtwiderständen.- 7.3 Abgleich von Ta-Schichtwiderständen durch Anodisieren.- 8 Dünnschichttransistoren.- 8.1 Wirkungsweise.- 8.2 Materialien und ihr Einfluß auf die Parameter.- 8.3 Herstellungsverfahren.