电子封装-第三章节幻灯片.pptVIP

2、薄膜材料电阻薄膜材料 薄膜电阻用原材料 电阻率范围：１００～２０００μΩ·ｃｍ 作成方阻值为１０Ω／□～１０００Ω／□的薄膜方电阻 １０Ω／□以下的低方阻值电阻需求不多 获得高方阻值薄膜电阻方法 增加电阻膜长度 减少电阻膜厚度 电阻体薄膜实际使用的电阻温度系数 ＴＣＲ１００×１０－６／℃ 要求其电气性能稳定 薄膜电阻制造方法 真空蒸镀、溅射镀膜、热分解、电镀等方法 2、薄膜材料电阻薄膜材料 制作方法对薄膜电气特性影响： 薄膜厚度：薄的膜层对传导电子产生表面散射，由此造成ＴＣＲ减小、电阻率升高 但非常薄的膜为不连续的岛状结构，由此可能造成负的ＴＣＲ。这种膜容易发生凝聚或氧化，除少数几种物质外，特性不稳定 膜层过厚时内部畸变大，特性也不稳定。 若膜层中含有过量的杂质、缺陷及真空中的残留气体，由于引起电子散射，使ＴＣＲ变小，长期稳定性变差。 组分：在金属—绝缘体、金属陶瓷等多相系中，因组分比易发生偏离，膜的均匀性不好，由于过剩成分的氧化，稳定性差。 单相与复合系：单相薄膜具有正TCR和较低的电阻。但组成复合系，例如ＮｉＣｒ等，由于各成分的ＴＣＲ相抵消，使ＴＣＲ变小，阻值升高 其他：基板表面沾污、凹凸等表面状态、基板加热温度、基板材质、成膜速率等都会造成特性的分散，并影响稳定性等 电阻薄膜材料 代表性的薄膜电阻材料，分为 单一成分金属 合金 金属陶瓷三大类 陶瓷薄膜电阻 陶瓷电阻薄膜 金属陶瓷和Ｔａ２Ｎ膜－陶瓷电阻薄膜 自混合集成ＩＣ开发的初期就开始使用 金属陶瓷电阻膜 金属和陶瓷的混合膜，其中有Cr－SiO，Cr－MgF2，Au－SiO等系统 Cr－SiO特性稳定，在不同的SiO含量（25％～90％）下，可以获得电阻率为4.3×10-3～3.1×10-4Ω·ｃｍ的电阻膜 陶瓷电阻薄膜 Ｔａ２Ｎ电阻膜 晶体结构、电阻率、ＴＣＲ与Ｎ２分压的关系 Ｎ２分压增加，β－Ｔａ→→β－Ｔａ＋α－Ｔａ→→ α－Ｔａ＋Ｎ２ →→ α－Ｔａ＋Ｔａ２Ｎ→→Ｔａ２Ｎ＋ＴａＮ→→ＴａＮ次序变化 在含有Ｔａ２Ｎ的区域，膜层的电阻率大，ＴＣＲ接近零，而且特性偏差小，阻值的经时变化小。因此，处于该区域的材料适于制作电阻膜 调节Ｔａ２Ｎ膜电阻率一般采用阳极氧化法，在其表面形成绝缘体Ｔａ２Ｏ５。 Ｔａ２Ｎ膜具有良好的热稳定性和耐热冲击性能。例如，在熔凝石英基板上沉积Ｔａ２Ｎ膜，在２００～８００℃之间进行热循环试验，其寿命在３×１０７循环以上 Ｎ２分压增加，β－Ｔａ→→β－Ｔａ＋α－Ｔａ→→ α－Ｔａ＋Ｎ２ →→ α－Ｔａ＋Ｔａ２Ｎ→→Ｔａ２Ｎ＋ＴａＮ→→ＴａＮ次序变化 陶瓷电阻薄膜 其他材料体系陶瓷薄膜电阻材料 （Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ （Ｔａ，Ａｌ）Ｎ （Ｔｉ，Ｓｉ）Ｎ Ｔａ（Ｎ，Ｏ） ＡｌＮ ＴｉＮ ＺｒＮ 一部分已在精密薄膜电阻和传真机用热写头的发热体中采用 2、薄膜材料介质薄膜材料 使用材料性质 电学特性 电气绝缘、介电性 压电性、热释电性、铁电性 光学特性 机械特性 应用领域 电子元器件、光学器件、机械元器件 应用实例： 显示元件、红外传感器、弹性表面波（SAW）元件、薄膜电容器、不易失性存储器 2、薄膜材料介质薄膜材料 DRAM（动态随机存储器）用介质薄膜材料 蓄积电荷用的电容器膜 最初采用SiO2膜（εr＝3.8） 后，在维持等效介电常数的前提下，为提高其可靠性，采用Si3N4（ εr＝ 7）与SiO2复合的等效三明治膜层结构 SiO2膜 制备方法 在Si基板及多晶硅膜、Si3N4膜表面氧化形成 由硅烷及四乙氧基硅烷Si(OC2H5)4为原料，通过热CVD、等离子体CVD形成 Si3N4膜制备方法 热CVD法、等离子体CVD。 SiO2及Si3N4－SiO2复合膜中SiO2的等效膜厚已薄到5nm，达到最薄极限。 2、薄膜材料介质薄膜材料 Ta2O5(εr＝ 28)，Y2O5( εr＝ 16)，HfO2(εr＝ 24)等氧化物介质薄膜材料 相对介电常数是SiO2的4~7倍，受到广泛注意 采用Ta2O5时漏电流较大，实际静电容量受到影响。 SrTiO3，(Ba,Sr)TiO3，PZT [Pb(Ti,Zr)O3]， PLZT [(Pb,La)(Ti,Zr)O3]等钙钛矿型氧化物材料 具有顺电相或铁电相，介电常数都很高 这些膜层在IC制作、电子封装中有重要应用 IC制作中，由于这些材料介电常数很高 可用于制作存储器用的电容器膜 GaAs基板上MM(单片微波)IC用的旁路电容器膜，已达实用化 电子封装领域，这些高介电常数的膜层与导体层叠层共烧可将电容器等无源元件植于高密度多层基板中，实现三维封装 2、薄膜材料介质薄膜材料 制备方法 射频磁控溅射 离子束溅射 溶胶－凝胶 ＭＯ（金属有机物）ＣＶＤ 紫外激光熔镀等方法成膜 2、薄膜材料功能薄膜材料 功能薄膜