ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ СТРУКТУРА Российский патент 1997 года по МПК H05K1/16 

Изобретение относится к области конструирования и технологии изготовления тонкопленочных структур
Известна тонкопленочная структура, в которой резисторы представляют собой тонкую пленку металла с высоким удельным сопротивлением, а конденсаторы выполняются в виде многослойной структуры [1]
Недостатком известной тонкопленочной структуры является технологическая сложность из-за того, что для изготовления из-за ограничения размерами подобрать травитель не всегда удается, поэтому создание локальных диэлектрических областей затруднено.

Известна тонкопленочная структура, содержащая подложку и последовательно расположенные слои материалов: первого проводящего, первого диэлектрического и второго диэлектрического, резистивного и верхнего проводящего слоев. Тонкопленочная структура содержит конденсаторы, резисторы и проводники. Особенностью структуры является способ создания конденсаторов, при котором обе кладки конденсатора оказываются в одной плоскости. При этом электрически конденсатор представляет собой два последовательно включенных конденсатора, сформированных в объеме тонкопленочной структуры [2]
В известной структуре обеспечивается расположение проводников в верхнем слое металлизации, что позволяет их сделать толщиной 3 4 скин слоя при использовании такой структуры на СВЧ.

Первый проводящий слой формируется локально в местах формирования конденсаторов с помощью фотолитографии.

Все элементы первого слоя объединяются общей сеткой.

Первый проводящий слой выполняется из алюминия и анодированием его поверхности формируют первый диэлектрический слой, Далее на всю поверхность напыляют слой диэлектрика SiO₂, на который напыляют резистивный слой и с помощью фотолитографии формируют резисторы. Далее на всю поверхность напыляют CrAU и с помощью фотолитографии формируют проводники и контактные площадки. Применение двойного слоя диэлектрика обусловлено применением хрома в качестве верхней обкладки конденсатора. Хром обладает высокой проникающей способностью. При малой толщине диэлектрика хром может проникнуть сквозь него и закоротить конденсатор.

Использование такой структуры на СВЧ приводит к большим потерям в конденсаторах из-за больших потерь в слое диэлектрика, полученного анодированием. Дополнительные потери возникают из-за того, что верхней обкладкой конденсатора является планка хрома, обладающая высоким удельным сопротивлением.

Задачей изобретения является уменьшение СВЧ потерь в тонкопленочной структуре и увеличение процента выхода годных структур.

Технический результат достигается за счет того, что в тонкопленочной структуре, содержащей подложку с резисторами и конденсаторами в виде слоев первого проводящего диэлектрического, второго проводящего и резистивного, локально, в местах формирования конденсаторов между диэлектрическим и резистивным слоями размещен буферный слой металла с высокой электропроводностью, а диэлектрический слой выполнен из материала с малыми потерями на СВЧ.

На фиг. 1 показана тонкопленочная структура в 2-х видах
На фиг. 2 представлена электрическая схема фильтра, широко используемая для подачи смешения во входную цепь СВЧ транзистора, реализованная тонкопленочной структурой.

Тонкопленочная структура содержит диэлектрическую подложку 1, первый проводящий слой 2, диэлектрический слой 3, буферный проводящий слой 4, резистивный слой 5, верхний проводящий слой 5, металлизацию 7 подложки 1, конденсатор разделительный 8. Электрическая схема фиг. 2 содержит резистор 9, конденсатор блокировочный 10 и полосок 11.

На диэлектрической подложке 1 последовательно располагаются слои первого проводящего 2, диэлектрического 3, буферного проводящего 4, резистивного 5 и верхнего проводящего 6. Подложка имеет металлизацию 7 с нижней стороны. Конденсаторы 8 и 10 формируются в объеме структуры, а резистор 9 на поверхности диэлектрического слоя.

Формирование структуры начинается с очистки поверхности подложки и напыления на ее поверхность первого проводящего слоя (алюминия). С помощью фотолитографии формируются элементы первого проводящего слоя, служащие нижней обкладкой конденсаторов. На всю поверхность напыляется слой диэлектрика (Al₂O₃), обладающего малыми потерями на СВЧ.

Буферный слой металлизации из алюминия формируется с помощью "взрывной" фотолитографии. "Взрыв" по резисту.

Резистивный слой из хрома и верхний проводящий слой из алюминия или золота напыляются на всю поверхность и с помощью фотолитографии формируются верхние обкладки конденсаторов, резистор и проводящий полосок 11.

Толщина первого слоя металлизации, выполненного из алюминия, составляет 0,5 мкм, что обеспечивает малую величину ступеньки и снижает вероятность разрыва металлизации на ступеньке. Напыление диэлектрического слоя на всю поверхность позволяет сохранить постоянной высоту ступеньки. Напыление буферного слоя металла из алюминия, охватывающего нижний слой металлизации, позволяет сделать ступеньку плавной, что также уменьшает вероятность разрыва металлизации на ступеньке. Кроме того, буферный слой препятствует взаимодействию активного резистивного слоя со слоем диэлектрика и увеличивает надежность конденсаторов. В такой структуре верхний проводящий слой имеет толщину 3-4 слоя, что позволяет максимально уменьшить потери в проводниках.

Область использования изобретения: изобретение относится к области конструирования и технологии изготовления тонкопленочных структур. Сущность изобретения: заключается в том, что в тонкопленочной структуре, содержащей подложку 1 с резисторами 10 и конденсаторами 9 в виде слоев: первого - проводящего 2, диэлектрического 3, второго - проводящего 2 и резистивного 5, локально, в местах формирования конденсаторов 9 между диэлектрическим 3 и резистивным 5 слоями размещен буферный 4 слой металла с высокой электропроводностью, а диэлектрический 3 слой выполнен из материала с малыми потерями на СВЧ. 2 ил.

Тонкопленочная структура, содержащая подложку с резисторами и конденсаторами в виде первого проводящего, диэлектрического, второго проводящего и резистивного слоев, отличающаяся тем, что локально в местах формирования конденсаторов между диэлектрическим и резистивным слоями размещен буферный слой металла с высокой электропроводностью, а диэлектрический слой выполнен из материала с малыми потерями на СВЧ.