ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ СТРУКТУРА Российский патент 1996 года по МПК H05K1/16 

Изобретение относится к конструированию и изготовлению тонкопленочных структур.

Современные гибридно-интегральные СВЧ схемы выполняются в виде тонкопленочных структур, содержащих конденсаторы, резисторы, проводники и навесные активные элементы.

Известна тонкопленочная структура (1), содержащая подложку и последовательно расположенные на ней слои материалов: первого проводящего, первого диэлектрического, второго диэлектрического и верхнего резистивного и второго проводящего. Тонкопленочная структура содержит конденсаторы, резисторы и проводники. Резисторы располагаются на втором диэлектрическом слое, и металлическая пленка взаимодействует с воздухом. Это приводит к нестабильности тонкопленочных резисторов.

Известна также тонкопленочная структура (2, прототип), содержащая подложку и последовательно расположенные на ней слои материалов: проводящего, диэлектрического, второго проводящего и резистивного. Тонкопленочная структура содержит конденсаторы, резисторы и проводники. Резисторы располагаются на диэлектрическом слое, и металлическая резистивная планка также взаимодействует с воздухом. Это приводит к нестабильности тонкопленочных резисторов, особенно в области повышенных (≈ 400^oC) температур. Кроме того, ступенька за счет нижнего слоя металлизации приводит к разрыву на ней резистивной пленки.

Целью изобретения является повышение стабильности тонкопленочной структуры путем повышения стабильности ее резисторов.

Цель достигается тем, что в тонкопленочной структуре, содержащей подложку и расположенные на ней слои первого проводящего, диэлектрического и второго проводящего материала, а также слой резистивного материала, резистивный слой располагают под первым проводящим и диэлектрическим слоями.

Размещение резисторов под проводящим слоем, защищенным диэлектрическим слоем, исключает взаимодействие металла резистивного слоя с воздухом и испарение металла, что обеспечивает высокую стабильность резисторов. Кроме того, такая конструкция исключает прохождение резистивного слоя через ступеньку и, соответственно, возникновение разрывов за счет ступеньки, что также увеличивает стабильность и надежность резисторов.

Тонкопленочная структура фильтра, используемого для подачи смещения в СВЧ цепь, содержащая разделительный конденсатор и резистор, изображена на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображено поперечное сечение полученной тонкопленочной структуры с конденсатором, резистором и микрополоском, где позициями обозначены: подложка 1, второй проводящий слой 2, первый проводящий слой 3, резистивный слой 4, диэлектрический слой 5, окно в диэлектрическом слое 6, микрополосок 7, конденсатор разделительный 8, резистор 9.

На металлизированной диэлектрической подложке 1 располагают резистивный 4, первый проводящий 3, диэлектрический 5 и второй проводящий 2 слои. Микрополосок 7 является верхней обкладкой конденсатора 8. Резистор 9 находится под слоем диэлектрика 5, а соединение резистора с вторым проводящим слоем осуществляется через окно 6.

Пример. Формирование тонкопленочной структуры начинается с очистки поверхности и напыления на всю поверхность резистивного (хром) и первого проводящего (алюминий) слоев. С помощью фотолитографии формируют элементы первого проводящего слоя (нижние обкладки конденсаторов и контактные площадки резисторов) и резисторов. На всю поверхность напыляют слой диэлектрика (SiO₂), обладающего малыми потерями на СВЧ, для обеспечения высокой добротности разделительных конденсаторов. С помощью фотолитографии формируют окна в диэлектрическом слое в местах соединения первого и второго слоев металлизации. На всю поверхность напыляют второй слой металлизации - последовательно алюминий, никель. С помощью фотолитографии формируют элементы верхнего слоя металлизации, на которые гальваническим путем осаждают золото.

Толщина резистивного слоя 100, а первого проводящего слоя 0,5 мкм. Напыленный диэлектрический слой толщиной 0,3 мкм обеспечивает хорошую защиту резистивного слоя от воздействия воздуха и требуемое пробивное напряжение 60 В для разделительных конденсаторов.

Для оценки положительного эффекта проведено сравнение образцов тонкопленочных схем, выполненных по предлагаемой конструкции и прототипу. Результаты измерения сопротивлений резисторов контрольных образцов тонкопленочных схем приведены в таблице. Измерения проведены для 10 контрольных образцов после воздействия температуры 400^oC в течение 5, 10, 20 мин.

Из таблицы видно, что стабильность резисторов в предлагаемой конструкции тонкопленочной структуры значительно (≈ в 10 раз) выше, чем в прототипе, кроме того, исключается ступенька в резистивной пленке, что также повышает стабильность резисторов. ТТТ1
Авторское свидетельство СССР 475003, кл. Н О5 К 1/16, 1975.

Патент РФ по заявке 2290326, кл. H O5 K 1/16, 1982.

Использование: в СВЧ устройствах, а именно при конструировании и изготовлении тонкопленочных структур. Сущность изобретения: конструкция тонкопленочной структуры обеспечивает повышение более чем в 10 раз стабильности тонкопленочных резисторов, а следовательно, и стабильности тонкопленочной структуры за счет размещения резисторов под первым проводящим и диэлектрическим слоями. Диэлектрический слой позволяет исключить взаимодействие резистивного материала с кислородом воздуха. 2 ил., 1 табл.

Тонкопленочная структура, содержащая подложку и расположенные на ней слои первого проводящего, диэлектрического и второго проводящего материалов, а также резистивный слой, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности тонкопленочной структуры, резистивный слой размещен под первым проводящим и диэлектрическим слоями.