Технологія виготовлення товстоплівкових мікросхем: основні етапи та переваги

Товстоплівкові мікросхеми є одним із основних типів електронних компонентів, що користуються попитом у сучасній промисловості. Вони широко застосовуються в різних пристроях, від побутової техніки до високотехнологічної апаратури. Такі мікросхеми мають ряд переваг, що визначає їх популярність і затребуваність.Основна технологія виготовлення товстоплівкових мікросхем базується на використанні особливих матеріалів та процесів. Виробництво таких мікросхем проходить через кілька ключових етапів. Першим етапом є нанесення товстого шару спеціального напівпровідникового матеріалу на підкладку. Потім відбувається фото-технологічна обробка, що включає нанесення фоточутливого складу на напівпровідникову плівку, експозицію та прояв.Важливо зазначити, що товстоплівкові мікросхеми мають ряд переваг, які визначають їх популярність і застосування в різних сферах. Вони мають високу стабільність роботи та надійність, що робить їх особливо цінними при створенні критично важливих пристроїв. Крім того, такі мікросхеми відрізняються нижчою вартістю виробництва в порівнянні з іншими типами, що є важливим для масового виробництва електроніки.Крім того, толстоплівкові мікросхеми мають високу точність і контрольовані параметри. Це дозволяє досягти бажаної продуктивності та ефективності в роботі пристрою. Завдяки своїм особливостям, такі мікросхеми широко застосовуються в таких галузях, як автомобільна промисловість, медична техніка, енергетика тощо.Основні етапи виготовлення толстоплівкових мікросхемПершим етапом виготовлення толстоплівкових мікросхем є підготовка основи. На цьому етапі відбувається нанесення шару підкладки, зазвичай що складається з кремнію. Потім основа додатково очищається і проводиться вирівнювання.Після цього слідує етап нанесення провідного шару. На цьому етапі за допомогою фотолітографії та електрохімічного осадження на підкладку наносяться шари різних провідників і діелектричних матеріалів. Особлива увага приділяється високій точності нанесення та високій щільності шару провідників, щоб забезпечити оптимальне електричне з'єднання на мікросхемі.Далі йде етап літографії. На цьому етапі на нанесений провідний шар наноситься фотоузор, який дозволяє створити мікросхему з потрібною геометрією та розмірами. Фотоузор створюється за допомогою фототехніки та спеціальних реактивів.Після етапу літографії проводиться етап травлення. На цьому етапі нерективні шари провідників видаляються, залишаючи лише потрібні компоненти.Завершальним етапом виготовлення товстоплівкових мікросхем є етап випробувань та упаковки. На цьому етапі мікросхеми перевіряються на роботоздатність і якість, а потім упаковуються для подальшої установки на електронні пристрої.

Товстоплівкові мікросхеми широко застосовуються в різних сферах, включаючи електроніку, телекомунікації та авіацію. Вони відрізняються високою продуктивністю, надійністю та мінімальним енергоспоживанням.

Підготовка основи

Підготовка основи включає кілька етапів. Спочатку проводять очищення підкладки від забруднень і оксидів. Потім на підкладку наноситься тонкий шар діелектрика, який захищає від пошкоджень і забезпечує електричну ізоляцію між шарами. Після цього на підкладку наносяться шари напівпровідникових матеріалів, які визначають роботу мікросхеми. Кожен шар ретельно очищається і обробляється, щоб отримати потрібні характеристики та структуру.

Підготовка основи є важливою частиною процесу виготовлення товстоплівкових мікросхем. Точність і якість виконання цього етапу впливають на працездатність і ефективність кінцевого продукту.Створення товстоплівкового шаруЕтапОписПідготовка основиНа цьому етапі відбувається підготовка основи для нанесення товстоплівкового шару. Основу можна виготовити з різних матеріалів, таких як кремній або скло.Очищення поверхніПоверхня основи очищається від забруднень та залишків попередніх шарів. Це важливий крок, який дозволяє забезпечити хорошу адгезію товстоплівкового шару до основи.Нанесення товстоплівкового матеріалуДля створення товстоплівкового шару використовується спеціальний матеріал, який наноситься на поверхню основи. Нанесення може здійснюватися різними способами, включаючи фотохімічне осадження та фізичне напилення.Витримка та твердженняПісля нанесеннятовстоплівкового матеріалу він витримується в спеціальних умовах, які забезпечують його затвердення та міцність. Цей етап може включати нагрівання, охолодження та інші процеси.ФотолітографіяНа цьому етапі на товстоплівковому шарі створюються маски та шаблони за допомогою фотолітографічних методів. Це дозволяє визначити форму та структуру майбутньої мікросхеми.Етапи покрокового нанесенняДля створення складних інтегральних схем можуть знадобитися кілька етапів нанесення товстоплівкового матеріалу з подальшою фотолітографією та видаленням зайвого матеріалу.Захисне покриттяПісля завершення створення товстоплівкового шару, він може бути покритий захисним шаром, який запобігає пошкодженню мікросхеми та забезпечує її довговічність.

Фотолітографія та вирізання

Процес фотолітографії починається з нанесення світлочутливого шару – фото резисту – на поверхню підкладки. Потім підкладка експонується за допомогою освітлювального пристрою, на якому встановлена маска з зображенням передбачуваної структури мікросхеми.Після експозиції підкладка проходить процедуру фоторезистного проявлення, в результаті якої в місцях, де світлочутливий шар був опромінений, відбувається полімеризація. За допомогою розчинника видаляється неполімеризований резист, що залишає на поверхні підкладки можливість подальшого осадження шару, наприклад, металу або напівпровідникового матеріалу.Після того, як структура мікросхеми створена, наступним важливим етапом є вирізання. Вирізання – це процес видалення або вирізання окремих елементів мікросхеми з загальної підкладки. Воно виконується за допомогою спеціального інструменту або лазерного променя, який вирізає мікросхему з високою точністю і невеликою товщиною. Після вирізання мікросхеми проходять етапи контролю якості та остаточної обробки, щоб переконатися в їхній справності та готовності до використання.Використання фотолітографії та вирізання в технології виготовлення товстоплівкових мікросхем має ряд переваг. По-перше, це дозволяє отримати максимальну точність і деталізацію структури мікросхеми. По-друге, фотолітографія є відносно недорогим методом виробництва, який дозволяє застосовуватися до різних типів підкладок і матеріалів. По-третє, вирізання забезпечує високу ступінь автоматизації процесу, що збільшує його ефективність і продуктивність.Тестування та упаковкаПісля завершення етапу виробництва товстоплівкових мікросхем, кожна з них проходить серію тестів, щоб переконатися в їхній правильній роботі та відповідності заданим специфікаціям. Для цього використовуються спеціалізовані пристрої, які можуть проводити різні види тестів, такі як перевірка електричної схеми, вимірювання часу затримки сигналу та тести на надійність.Після тестування мікросхему готують до упаковки. Упаковка необхідна для захисту мікросхеми від впливу зовнішніх факторів, таких як механічні пошкодження, волога, пил та статична електрика. Також упаковка полегшує зберігання та транспортування мікросхеми.Існує кілька методів упаковки толстоплівкових мікросхем, включаючи керамічну упаковку, пластикову упаковку та гібридні упаковки. Кожен метод має свої особливості та переваги. Керамічна упаковка забезпечує високу механічну міцність та захист від теплового впливу, пластикова упаковка зазвичай є дешевшою та легшою у виробництві, а гібридна упаковка поєднує переваги обох методів.Після упаковки мікросхеми проходять фінальний контроль якості, що включає перевірку працездатності та відповідності заданимспецифікаціям. Після успішного проходження контролю мікросхеми готові до відправки на ринок і використанню в різних електронних пристроях.