Тонкопленочные элементы.
Основанием для них являются стеклокерамика (ситалл), на которую наносят плёнку различных материалов опять через шаблон, таким образом не изготавливают п/п элементы, элеметы с обмотками, конденсаторы большой ёмкости. Если они необходимы, то они ставятся в корпус в виде бескорпусных дискретных элементов. Также как и в толстопленочных используются маски и трафареты. Для них также изготавливаются трафареты, в масштабе в 30 раз больше (30 к 1), потом методом уменьшении размера до 1 к 1 (методом машинной графики). Трафарет изготавливается через сетку, либо фальговые, бронзовые, лебденевые, латуниевые трафареты, стальные. Также трафарет можно получить с помощью лазера. Трафарет используется около 10 раз. Толщина трафарета 0,1мм.
Методы получения тонких пленок:
1. Термовакуумный метод
2. Катодный метод.
3. Ионно - плазменный метод.
4. Метод фотолитографии.
Термовакуумный метод- напыление происходит в вакуумной камере. Этот метод основан на свойстве атомов металлов и других материалов при испарении в условиях вакуума перемещаться прямолинейно и осаждаться на поверхности перпендикулярной движению этих атомов. В вакуумной камере при давлении 10-4 - 10-5 мм.рт.ст. материал в виде порошка нагревают до температуры испарения (у цезия 430 гр. цельсия, у вольфрама 3500гр. цельсия). В условиях вакуума начинается испарение, и частички перемещаются практически прямолинейно, и через щели в трафарете осаждаются на подложку. С помощью заслонки подложка закрывается вначале технологического процесса и выдерживается пока поток не станет стабильным. Толщина напыления будет определятся временем выдержки.
Последовательность выполнения работ:
1. Помещение подложки в камеру
2. Откачка воздуха.
3. Нагрев и термическая очистка подложки.
4. Нагрев испарительного вещества.
5. Удаление заслонки
6. Напыление и контроль
7. Возврат заслонки.
8. Отключение испарителя
9. Охлаждение камеры.
10. Изъятие подложки.
Для получения нескольких слоёв процесс или повторяют в однопозиционных камерах, либо используются многопозиционные камеры.
Контроль осуществляется по времени выдержки напыления.
Достоинства: Вакуумный метод даёт высокую частоту плёнок и сравнительно простой.
Недостатки: Ограничен размер подложек. На подложках большой площади неравномерно осаждаются пленка. Невысокое сцепление пленки с основанием. Инерционность процесса при термических испарителях. Большие потери испарительного материала.
Катодный метод - В вакуумной камере собирается диодная система анод-катод. подложку с трафаретом совмещают с анодом, а катод выполняется в виде пластины из напыляемого материала. Камера наполняется инертным газом. При напряжении анод-катод от 1 кВ до 3 кВ происходит ионизации молекул инертного газа. положительные ионы притягиваются к катоду, ударяясь о него вызывают вторичную эмиссию и происходит распыление материала катода, эти молекулы двигаются к аноду и через трафарет осаждаются на подложку. В качестве инертного газа используется аргон или фрион.
Достоинства: большая прочность сцепления плёнок с подложкой, безинерционность процесса, низкая температура распыления, маленькие потери материала.
Недостатки: сложное и дорогое оборудование, загрязнение плёнок за счёт присутствия инертного газа.
Ионноплазменный метод - В вакуумной камере собирается триодная система анод-катод-электрод-мишень. Создается разряженная атмосфера, нагревают подложку и катод. Подается напряжение анод - катод от 100В до 250В. После этого вводится ионизированный газ. Под действием температуры образуется плазма - облако ионов. Далее подключают электрод - мишень, и подают на него 1000В. Электрод - мишень совмещается с катодом. Положительные ионы притягиваются к электроду - мишени и вызывают вторичную эмиссию. Молекулы распыляются, двигаясь прямолинейно и осаждаются на подложку через трафарет. Этот метод обеспечивает наилучшее качество плёнок, но очень сложный и дорогой.
Метод фотолитографии.Берется подложка, на неё наносится материал будущего элемента, потом фоторезист. Далее методом травления удаляются открытые зоны. Потом удаляется задубленный фоторезист концентрированным раствором пищевой соды.
Достоинства: Простота метода, высокая точность изготовления элементов.
Недостатки: Загрязнение пленки материала.
Обратная фотолитография - реже применяется, потому что возникают трудности с очисткой подложки, через отверстие фоторезиста, и она делается при повышенной температуре.