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
- Ознакомиться с описанием лабораторной работы.
- Подготовить начальную часть отчета, содержащую титульный лист, цель работы и краткие теоретические сведения.
- Указать в начальной части отчета контролируемые технологические параметры и параметры, оценивающие качество изготовленного изделия
- Составить структурные схемы технологических процессов получения тонких пленок с учетом использования масочного и фотолитографического методов получения конфигураций резисторов и коммутирующих элементов.
- Подготовить ответы на контрольные вопросы.
- Иметь калькулятор
Лабораторное задание
- Ознакомиться с документацией на установку вакуумного напыления (УВН), включая правила работы с ней.
- Подготовить подложки к загрузке в рабочую камеру УВН.
- Получите заданную тонкопленочную структуру методом термовакуумного испарения.
- Оценить качество полученных пленок (или пленочных элементов) по заданным критериям.
- Сформулировать выводы по результатам контроля качества полученных образцов, указав причины имеющихся дефектов, а также отклонений измеряемых параметров от заданных.
- Составить отчет в соответствии с требованиями.
