Диэлектрические материалы в микроэлектронике

Применяются объемные диэлектрические материалы в качестве изолирующих подложек для ГИС. Это такие материалы, как стекло, керамика (поликор-корундовая керамика), брокерит (бериллиевая керамика), сапфир, стекло (боросиликатное, алюмосиликатное). Твёрдые диэлектрики используются в качестве деталей корпусов (форстеритовая, стеатитовая керамика) – основания и крышка корпуса.

Все эти материалы должны обладать высокими электрофизическими свойствами. Должны иметь:

высокое удельное сопротивление и электрическую прочность;

выдерживать механические нагрузки (удары, вибрацию);

выдерживать термоциклы от -60 до 150-200 С;

поверхность, которая может подвергаться специальной обработке (шлифовке, полировке, химическому травлению для получения шероховатости рабочей поверхности 13-14класса);

высокую теплопроводность;

КТР должен быть близок к ТКР осаждаемых металлических пленок, выполняющие роль тонкопленочного проводника, обкладок конденсаторов, резисторов;

химически стойкими, инертными к осажденным металлическим пленкам.

Так же неорганические стекла широко используются для создания герметичных вакуумноплотных спаев вывода с основанием корпуса. ТКЛР стекла должен соответствовать ТКЛР материалов вывода и основания корпуса.

Диэлектрические материалы могут применяться в виде диэлектрических пленок. Они могут выполнять следующие функции:

изоляционное покрытие как внутри полупроводниковой пластины между элементами ИМС, так и на поверхности между тонкомлёночными проводниками и контактными площадками;

диэлектрический слой в тонкопленочных конденсаторах в ГИС;

маскирующий слой при внедрении легирующих примесей методами диффузии и ионной имплантации;

пассивирующий (защитный) слой от внешних воздействий;

подзатворный диэлектрик в МДП-структуре;

геттер примесей и дефектов.

 

Для этих целей наибольшее применение находят диэлектрические пленки SiO2 и Si3N4, а в качестве пассивирующих защитных слоёв кроме SiO₂могут использоваться боросиликатные БСС и фосфоросиликатные ФСС стекла, которые, в свою очередь, являются геттерами примесей и деффектов.

 

 

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Природа магнетизма

Все вещества в природе являются магнитными, т.е. они взаимодействуют с внешним магнитным полем и обладают определёнными магнитными свойствами, которые обусловлены движением электрических зарядов. Если это движение круговое (например: движение e^- вокруг ядра), то возникает элементарный круговой ток и соответствующий ему магнитный момент. Магнитные моменты есть и у протонов и у нейтронов, из которых состоит ядро. Но эти моменты в 1000 раз меньше магнитного момента электрона. Поэтому магнитные свойства атома характеризуются целиком электронами. Атом можно рассматривать как элементарный магнетик. Магнитный момент электронной оболочки и определяет магнитные свойства атома. Т.к. электронная структура у каждого материала разная, то это и приводит к разным свойствам веществ.