Luokittelu
Passiiviverkon komponenttiparametrien keskittymisen ja jakautumisen mukaan ohutkalvointegroidut piirit jaetaan kahteen tyyppiin: keskitetyt parametrit ja hajautetut parametrit. Ensin mainittua voidaan soveltaa matalataajuukselta mikroaaltoalueelle, kun taas jälkimmäistä voidaan soveltaa vain mikroaaltouuniin.
Ominaisuudet ja sovellukset Verrattuna paksukalvohybridiintegroituihin piireihin, ohutkalvopiireille on ominaista laaja valikoima komponenttiparametreja, korkea tarkkuus, hyvät lämpötila- ja taajuusominaisuudet, ja ne voivat toimia millimetriaaltokaistalla. Ja integraatio on korkea ja koko on pieni. Käytetty prosessilaitteisto on kuitenkin suhteellisen kallis ja tuotantokustannukset korkeat.
Ohutkalvohybridiintegroidut piirit sopivat erilaisiin piireihin, erityisesti analogisiin piireihin, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja hyvää vakautta. Verrattuna muihin integroituihin piireihin se soveltuu paremmin mikroaaltopiireihin.
Pääprosessin ohutkalvohybridi-integroiduissa piireissä käytetään monenlaisia substraatteja, yleisimmin käytettyjä ovat lasisubstraatit, seuraavaksi tulevat lasikeramiikka ja lasitetut keraamiset substraatit ja joskus safiiri- ja monokiteiset piisubstraatit. Tiukan kokoonpanon ja automatisoidun tuotannon saavuttamiseksi käytetään yleensä vakioalustoja.
On monia tapoja muodostaa ohut kalvo alustalle. Fyysistä höyrypinnoitusmenetelmää (PVD) käytetään yleisesti ohutkalvoverkkojen valmistuksessa, ja joskus käytetään myös anodisointia tai galvanointia. Fysikaalisessa höyrypinnoitusmenetelmässä yleisimmin käytettyjä ovat haihdutusprosessi ja sputterointiprosessi. Molemmat prosessit suoritetaan tyhjiökammiossa, joten niitä kutsutaan yhteisesti tyhjiökalvonmuodostusmenetelmiksi. Näillä kahdella menetelmällä voidaan valmistaa passiivisia komponentteja, liitäntöjä, eristäviä kalvoja ja suojakalvoja passiiviverkoissa. Anodinen hapetusmenetelmä voi muodostaa dielektrisen kalvon ja säätää resistiivisen kalvon vastusta. Valmistettaessa hajaparametreja mikroaaltohybridi-integroituja piirejä, galvanointia käytetään lisäämään ohutkalvomikroliuskalinjojen paksuutta virrankulutuksen vähentämiseksi.
Ohutkalvomateriaalit Ohutkalvopiireissä on neljä päätyyppiä kalvoja: johtavat, resistiiviset, dielektriset ja eristävät kalvot. Johtavia kalvoja käytetään liitäntälinjoina, juotosalueina ja kondensaattorilevyinä. Resistiivinen kalvo muodostaa erilaisia pienoisvastuksia. Dielektrinen kalvo on erilaisten pienoiskodensaattoreiden dielektrinen kerros. Eristyskalvoa käytetään poikkijohtimen eristeenä ja kalvopiirin suojakerroksena. Eri kalvoilla on erilaiset toiminnot, joten myös niiden vaatimukset ja käytetyt materiaalit ovat erilaisia.
Taloudellisen suorituskyvyn lisäksi johtaville kalvoille asetettuja vaatimuksia ovat pääasiassa korkea johtavuus, luja tarttuvuus, hyvä juotettavuus ja hyvä stabiilisuus. Koska ei ole olemassa materiaalia, joka voisi täysin täyttää nämä vaatimukset, on valittava monikerroksinen rakenne. Yleisesti käytettyjä ovat kahdesta neljään kerrosrakenteita, kuten kromi-kulta (Cr-Au), nikkeli-kromi-kulta (Ni Cr-Au), titaani-platina-kulta (Ti-Pt-Au), titaani-palladium- kulta (Ti -Pd-Au), titaani-kupari-kulta (Ti-Cu-Au), kromi-kupari-kromi-kulta (Cr-Cu-Cr-Au) jne.
Pienoiskondensaattoreiden napalevyillä on hieman erilaiset vaatimukset johtaville kalvoille. Alumiinia tai tantaalia käytetään usein kondensaattorin pohjalevynä ja alumiinia tai kultaa ylälevynä.
Resistiivisten kalvojen päävaatimukset ovat laaja kalvon kestävyys, pieni lämpötilakerroin ja hyvä stabiilisuus. Yleisimmin käytetyt kromi-pii-sarjat ja tantaalipohjaiset sarjat. Kromipiijärjestelmässä on nikkeli-kromi (Ni-Cr), kromi-koboltti (Cr-Co), nikkeli-kromi-pii (Ni-Cr-Si), kromi-pii (Cr-Si), kromi- piioksidi (Cr-SiO), nikkelikromi-piidioksidi (NiCr-SiO2). Tantaalipohjaiseen järjestelmään kuuluvat tantaali (Ta), tantaalinitridi (Ta2N), tantaali-alumiinityppi (Ta-Al-N), tantaali-pii (Ta-Si), tantaali-happi-typpi (Ta-ON), Tantaali-Pii-happi (Ta-Si-O) ja niin edelleen.
Dielektrisiltä kalvoilta vaaditaan korkea dielektrisyysvakio, korkea dielektrinen lujuus ja pieni häviötangentti. Pii- ja tantaalijärjestelmät ovat edelleen eniten käytettyjä. Eli piioksidi (SiO), piidioksidi (SiO2), tantaalioksidi (Ta2O5) ja niiden kaksikerroksinen komposiittirakenne: Ta2O5-SiO ja Ta2O5-SiO2. Joskus käytetään myös yttriumoksidia (Y2O3), hafniumoksidia (HfO2) ja bariumtitanaattia (BaTiO3).
Loisvaikutuksen vähentämiseksi ohutkalvoverkossa eristekalvon dielektrisyysvakion tulee olla pieni, joten piioksidia (SiO), piidioksidia (SiO2), boorinitridiä (BN), alumiininitridiä (AlN), piitä nitridi (Si3N4) jne. sopivat mikroaaltopiireihin.
Lähdeluettelo
LIMaissel ja R. Glang, Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill, New York, 1970.