Формирование рисунка тонкопленочных элементов

Создание рисунка тонкопленочных элементов при изготовлении МСБ, как правило, осуществляется с помощью метода фотолитографии либо съемной биметаллической маски.

Метод фотолитографии основан на селективном травлении предварительно осажденных пленочных материалов с использованием (для маскирования нужных участков) светочувствительного материала - фоторезиста. Фотолитографический метод точнее масочного и широко применяется в серийном и массовом производстве тонкопленочных МСБ, не содержащих пленочных конденсаторов.

Масочный метод применяется обычно для получения рисунка (конфигурации) тонкопленочных элементов МСБ при нанесении пленок термическим испарением в вакууме, т.е. рисунок пленочных элементов получают одновременно с осаждением пленок. Этот метод основан на экранировании части подложки от потока частиц осаждаемого вещества с помощью специально изготовленной свободной (существующей отдельно от подложки) маски. Свободная маска представляет собой тонкую пластину с отверстиями, очертания и расположение которых соответствуют необходимой конфигурации осаждаемой плёнки. Свободную маску укрепляют в маскодержателе, который обеспечивает ее фиксированное положение по отношению к подложке и полный контакт с ней. Осаждение испаряемого вещества на подложку происходит только в незакрытых ее местах. Свободные маски имеют ограниченный срок использования (35 - 65 процессов осаждения) в зависимости от плотности и сложности конфигураций окон в маске. Кроме того, с помощью маски невозможно получать конфигурации типа спирали, меандра, кольца.

Биметаллические свободные маски состоят из нескольких слоев. Один, более толстый слой (толщиной примерно 100 мкм) из бериллиевой бронзы, служит основанием, в котором изготавливают (обычно методами фотопечати со сквозным протравливанием) сквозные отверстия заданной конфигурации, после чего с двух сторон основания наносят электрохимическим методом более тонкие слои (около 7 мкм) из никеля, обеспечивающего жесткость маски и точность рисунка ее окон.

Несмотря на преимущества фотолитографии, существуют технологические ситуации, когда применить ее невозможно, например, при изготовлении тонкопленочных конденсаторов с диэлектриками типа SiO, nSiO₂mB₂O3 и др., которые поддаются травлению только в активно реагирующем с остальными материалами (включая подложку) травителе. В единичном производстве, а также при изготовлении макетных образцов изделий использование масок экономически оправдывается.

Домашнее задание

1. Ознакомиться с описанием лабораторной работы.
2. Подготовить начальную часть отчета, содержащую титульный лист, цель работы и краткие теоретические сведения.
3. Указать в начальной части отчета контролируемые технологические параметры и параметры, оценивающие качество изготовленного изделия
4. Составить структурные схемы технологических процессов получения тонких пленок с учетом использования масочного и фотолитографического методов получения конфигураций резисторов и коммутирующих элементов.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
6. Иметь калькулятор

Лабораторное задание

1. Ознакомиться с документацией на установку вакуумного напыления (УВН), включая правила работы с ней.
2. Подготовить подложки к загрузке в рабочую камеру УВН.
3. Получите заданную тонкопленочную структуру методом термовакуумного испарения.
4. Оценить качество полученных пленок (или пленочных элементов) по заданным критериям.
5. Сформулировать выводы по результатам контроля качества полученных образцов, указав причины имеющихся дефектов, а также отклонений измеряемых параметров от заданных.
6. Составить отчет в соответствии с требованиями.