薄膜集成电路,什么是薄膜集成电路

薄膜集成电路,什么是薄膜集成电路

thin film hybrid integrated circuit

在同一个基片上用蒸发、溅射、电镀等薄膜工艺制成无源网路,并组装上分立的微型元件、器件,外加封装而成的混合集成电路。所装的分立微型元件、器件，可以是微型元件、半导体芯片或单片集成电路。

按无源网路中元件参数的集中和分布情况，薄膜集成电路分为集中参数和分布参数两种。前者适用范围从低频到微波波段，后者只适用于微波波段。

1.特点与应用 　与厚膜混合集成电路相比较，薄膜电路的特点是所制作的元件参数范围宽、精度高、温度频率特性好，可以工作到毫米波段。并且集成度较高、尺寸较小。但是所用工艺设备比较昂贵、生产成本较高。

薄膜混合集成电路适用于各种电路，特别是要求精度高、稳定性能好的模拟电路。与其他集成电路相比，它更适合于微波电路。

2.主要工艺 　

薄膜混合集成电路所用基片有多种，最常用的是玻璃基片,其次是微晶玻璃和被釉陶瓷基片,有时也用蓝宝石和单晶硅基片。为了实现紧密组装和自动化生产，一般使用标准基片。

在基片上形成薄膜有多种方法。制造薄膜网路常用物理汽相淀积(PVD)法,有时还用阳极氧化或电镀法。在物理汽相淀积法中，最常用的是蒸发工艺和溅射工艺。这两种工艺都是在真空室中进行的，所以统称为真空成膜法。用这两种方法，可以制造无源网路中的无源元件、互连线、绝缘膜和保护膜。阳极氧化法可以形成介质膜，并能调整电阻膜的阻值。在制造分布参数微波混合集成电路时，用电镀法增加薄膜微带线的厚度，以减少功耗。

3.薄膜材料 　在薄膜电路中主要有四种薄膜：导电、电阻、介质和绝缘薄膜。导电薄膜用作互连线、焊接区和电容器极板。电阻薄膜形成各种微型电阻。介质薄膜是各种微型电容器的介质层。绝缘薄膜用作交叉导体的绝缘和薄膜电路的保护层。各种薄膜的作用不同，所以对它们的要求和使用的材料也不相同。

　　对导电薄膜的要求除了经济性能外，主要是导电率大，附着牢靠，可焊性好和稳定性高。因尚无一种材料能完全满足这些要求，所以必须采用多层结构。常用的是二至四层结构，如铬-金（Cr-Au）、镍铬-金（Ni Cr-Au）、钛-铂-金（Ti-Pt-Au）、钛-钯-金（Ti-Pd-Au）、钛-铜-金（Ti-Cu-Au）、铬-铜-铬-金（Cr-Cu-Cr-Au）等。

微型电容器的极板对导电薄膜的要求略有不同，常用铝或钽作电容器的下极板，铝或金作上极板。

对电阻薄膜的主要要求是膜电阻范围宽、温度系数小和稳定性能好。最常用的是铬硅系和钽基系。在铬硅系中有镍-铬(Ni-Cr)、铬-钴（Cr-Co）、镍-铬-硅（Ni-Cr-Si）、铬-硅（Cr-Si）、铬-氧化硅(Cr-SiO)、镍铬-二氧化硅（NiCr－ ）。属于钽基系的有钽（Ta）、氮化钽（Ta2N）、钽-铝-氮（Ta－Al－N）、 钽-硅（Ta-Si）、钽-氧-氮（Ta-O-N）、钽-硅-氧（Ta-Si-O）等。

对介质薄膜要求介电常数大、介电强度高、损耗角正切值小,用得最多的仍是硅系和钽系。即氧化硅（SiO）、二氧化硅（）、氧化钽（ ）和它们的双层复合结构： -SiO和 -SiO2。有时还用氧化钇( )，氧化铪( )和钛酸钡( )等。

为了减小薄膜网路中的寄生效应，绝缘薄膜的介电常数应该很小,因而采用氧化硅（SiO）、二氧化硅( )、氮化硼（BN）、氮化铝（AlN）、氮化硅 （ ）等，适合于微波电路。