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第3章 厚/薄膜技术 概述 厚膜技术是使用丝网印与烧结方法； 薄膜技术使用镀膜、光刻与刻蚀方法。 用于制作电阻、电容、基板上的布线导体等。 几微米—几百微米的膜材料为厚膜材料； 小于几微米的膜材料为薄膜材料。 薄膜材料分为四类： ① 导体膜—用于形成电路图形，提供电极及电 学连接。 ② 电阻膜—用于形成电路中的电阻。 ③ 介质膜—用于形成电容器膜和实现绝缘与表 面钝化作用。 ④ 功能膜—用于实现除电气连接、元件搭载、 表面钝化、电容、介质等功能以外的特殊功 能膜。 本章只介绍前3中。 3.1 薄膜材料与工艺 3.1.1 薄膜材料 1、导体薄膜材料：微系统封装工程的一 般为金属薄膜。 功能： 主要用于半导体元器件或芯片之间的电 气连接。 例如： 电阻器的端头连接、电容的上下电极、元件之间的 互连线； 高频电感、微带线、地线等。 对导体薄膜材料选择的基本要求： 高导电率； 与半导体接触部分能形成欧姆接触； 对电路元件不产生有害影响； 高导热率； 良好的高温特性； 与基片材料、介质材料和电阻材料之间良好的 附着性； 易于成膜和图形化； 可进行Au金丝、AI铝丝引线键合及焊接 化学稳定性、表面抗磨损性好 常用导体金属薄膜 金、银、铜 一价贵金属、面心立方结构 密度大、熔点高、化学稳定性好；导电性优良 常用导体金属薄膜主要以金、铝为主的多层薄膜 金（ Au Au ）薄膜 薄膜电路中广泛使用的导体材料 导电性能优良，仅次于Ag和Cu；化学稳定好； 良好的可焊性，熔点和热导率较高； 缺点：与基板及SiO 的附着能力弱，需要预先淀积 2 过渡金属膜；与基板之间需采用黏附性好的Ni 、 Cr 、Ti作为黏附层。 厚薄膜电路的材料-薄膜导体(铝) 铝膜—集成电路中常用的导体材料 三价元素；优良的导体材料，导电率次于铜 体电阻率低；易于蒸发，易于光刻 与金丝、铝丝容易键合，价格低 薄膜导体的理想材料 与基片、SiO、SiO2 等介质膜有良好的附着性 薄膜电容的电极材料 与铬硅、镍铬等电阻薄膜接触性能良好 作为电阻引出线材料，接触电阻小 比较柔软，在工艺过程中容易出现划痕 常用薄膜导体 过渡金属 Mo、Ir、Ni、Pd、Fe、Pt、W 、Ta、Cr、Ti、Zr 导电性差；仅用作复合金属膜 2、电阻薄膜材料 常用的电阻薄膜材料电阻率多发布在 100~2000 μΩ·cm 电阻薄膜材料主要有三大类：金属类、合金 类、陶瓷类。 薄膜电阻材料的基本要求 与其他薄膜元件如电容、导线的制造工艺 兼容 良好的工艺性 稳定的电性能 化学稳定性好，材料和工艺成本低 金属类： 主要有Ta、 W 、 Cr 、Ti、Ge、Re等。 以钽和钽基合金最为常用： • 难熔金属，再结晶温度高，保证膜元件的稳定性 • 与钨、钼、钛相比，钽膜的性能最好；应用最为广泛 • 普通的真空蒸镀工艺难以对钽进行淀积，多采用溅射工艺 • 根据溅射工艺条件，可获得不同的钽膜结构 • α 钽膜： 电阻率25~50 [ μΩ•cm] • β 钽膜： 电阻率180~220 [ μΩ•cm]，温度系数优于α 膜 • 低密度钽膜： 电阻率5000 [ μΩ•cm]，为网孔结构 • 氮化钽薄膜： 电阻率250 [ μΩ•cm]，可以得到零温度系数的膜 合金薄膜电阻 NiCr 最早的薄膜电阻材料，工艺成熟、简单 性能稳定，温度系数和噪声低 常用80%Ni和20%Cr，采用真空蒸发工艺 通过掺杂Al 、Cu、Be、Bi、Sn等改善性能 CrCo、WRu ：较低的温度系数 BeNi：较好的耐高温性能 NiP：宽的方电阻范围 合金类： Ta-Au、 Cr-Ti 、Ni-Co、Pd-Ag等。 陶瓷类： Cr-SiO 、 Cr-MgF2、 Au-SiO等。 3、介质薄膜材料