Введение к работе
Актуальность темы. Зарубежный и отечественный опыт комплексной миниатюризации электронной аппаратуры показывает, что повышение технических характеристик микроэлектрониых устройств в наибольшей степени достигается при использовании гибридной технологии. Гибридная технология, включающая тонко- и толстопленочные технологии, обеспечивает максимальную гибкость микроэлектрониых устройств с точки зрения схемотехнического и конструктивно-технологического исполнения, позволяет изготавливать сложные изделия с высокой степенью интеграции. Толстопленочная технология при меньших затратах и большей гибкости производства обеспечивает достаточно высокое качество получаемых схем и широкий их ассортимент.
Качество и надежность толстопленочных ГИС во многом определяются характеристиками применяемых материалов. В технологии ГИС и БГИС при изготовлении подложек, формировании проводниковых, резистивных и диэлектрических (изолирующих и защитных) элементов применяют стекловидные диэлектрики.
Существующие в настоящее время материалы для межслойной изоляции (МСИ) элементов ГИС не удовлетворяют в полной мере всем требованиям, предъявляемым к ним. Одним из их основных недостатков является высокая диэлектрическая проницаемость. Даже у материалов фирмы Du Pont - одной из ведущих в области толстопленочного материаловедения - она составляет 8...10 единиц. Это приводит к образованию в ГИС довольно больших паразитных емкостей, ограничивает частотный диапазон схем.
В свою очередь, материалы для межслойной изоляции, обладающие низким є, не удовлетворяют требованиям к МСИ по некоторым другим параметрам, в частностн, характершуготся низкими значениями температуры начала деформации, несовместимостью с материалами резистивных и проводниковых элементов и др..
В связи с этим работа, направленная на создание материала для МСИ, обладающего низкими значениями диэлектрической проницаемости и отвечающего другим требованиям, является актуальной.
Цель и задачи исследования. Цель данной диссертационной работы состояла в разработке состава ситаллоцемента с низкой диэлектрической проницаемостью на основе алюмоборатных стекол, а также в оптимизации технологии изготовления диэлектрических слоев на его основе.
Для достижения поставленной цели необходимо было последовательно решить следующие задачи:
Исследовать области стеклообразования и физико-химические свойства стекол систем RO-AI2O1-B2O}, где R - Mg, Са и Sr, и стеклокрнсталлнчс-скнх материалов на их основе.
Исследовать влияние добавок оксидов различных элементов на свойства стекол и стеклокристаллических материалов систем RO-AhOj-B:0!.
Разработать состав стекловидного диэлектрика для МСИ, совместимого с материалами элементов ГИС и обладающего низкими показателями диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь, удовлетвори-
тельной химической устойчивостью при сохранении высоких значений других характеристик.
Разработать технологию формирования диэлектрических слоев на основе разработанных стекловидных диэлектриков.
Исследовать характеристики диэлектрических слоев на основе разра-Ъотанногостекловидногодиэлектрика.
Исследовать совместимость диэлектрического материала с элементами толстопленочных ГИС.
Научная новизна работы:
- Уточнена область стеклообразования в системе MgO-AhOj-bhCh.
Впервые проведено систематическое исследование закономерностей изменения физико-химических свойств стекол систем RO-AI2O3-B2O3, где R -Mg, Са и Sr, от их состава.
Впервые исследовано влияние различных добавок на свойства стекла системы MgO-Ah03-B203.
Практическая ценность работы:
Разработан состав стекла для ситаллоцемента марки СЭ-19, характеризующегося низкой величиной диэлектрической проницаемости и отвечающего требованиям, предъявляемым к материалам для МСИ элементов толстопленочных ГИС.
Разработаны рекомендации по применению ситаллоцемента в технологии ГИС.
Внедрение и использование результатов. На предприятии ОАО «МНПИРС» проведена апробация диэлектрического материала марки СЭ-19 в технологии толстопленочных микросборок. Результаты апробации положительные.
Положения, выносимые на защиту:
Расположение области стеклообразования в системе MgO-Ah03-B203.
Закономерности изменения физико-химических свойств стекол систем RO-AI2O3-B2O3, где R - Mg, Са и Sr, от их состава.
- Влияние различных добавок на свойства стекла системы
MgO-Ah03-B203.
- Состав стекла для ситаллоцемента, характеризующегося низкой
величиной диэлектрической проницаемости и отвечающего требованиям,
предъявляемым к материалам для МСИ элементов толстопленочных ГИС.
Основные результаты работы доложены н обсуждены на:
- Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и
информатика-97» (Москва, МГИЭТ, 1997 г.);
четырех межвузовских научно-технических конференциях «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МГИЭТ, 1996 - 1999 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 6 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложения и содержит 99 страниц машинописного текста, 57 рисунков, 43 таблицы, а также библиографический список литературы из 113 наименований на 8 страницах.
