集成电路测试技术 集成电路测试技术 6薄膜技术2.ppt

Better management of cost structure对成本结构的更好的管理 Better Execution 更好的执行 Better Quality 更高的质量 厚/薄膜技术（二） 前课回顾 1.厚膜技术的定义 2.浆料组分及作用 采用丝网印刷、干燥和烧结等工艺，将传统无源元件及导体形成于散热良好的陶瓷绝缘基板表面,并处理达到所需精度的工艺技术。 有效物质+粘贴成分+有机粘结剂+溶剂或稀释剂 功能相+载体相；悬浮+流动：非牛顿流体 厚膜导体材料 主要内容 厚膜电阻材料 厚膜介质材料 丝网印刷、浆料干燥和烧结 厚膜导体在混合电路中实现的功能： 【提供电路节点间的导电布线功能】 【提供后续元器件焊接安装区域】 【提供电互连：元器件、膜布线和更高级组装互连】 【提供厚膜电阻的端接区】 【提供多层电路导体层间的电气连接】 厚膜导体材料 厚膜混合电路制造对厚膜导体材料的要求： 电导率高、且温度相关性小 不与玻璃态物质发生反应 与介电体和电阻体相容性好，不向其扩散 不发生电迁移、无焊接浸蚀 耐热循环和热冲击，高温时不发生电蚀现象 资源丰富、价格低廉 厚膜导体材料 可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成氧化物的金属材料(Au和Ag等） 可氮气烧结厚膜导体：通常指在部分低含氧量状态下易于氧化的材料（Cu、Ni和Al等） 须还原气氛烧结厚膜导体：难熔材料M和W：防止烧结过程中，其他物质热分解后被氧化 厚膜导体材料基本类型 厚膜导体材料性能 -- Au导体 【高可靠性】-不易被氧化、电特性好：速度快 【易与锡产生脆性、高电阻率金属间化合物，易熔入含锡焊料】-需添加铂或钯进行控制 【柯肯达尔效应】-金、钯合金化 【高成本】-考虑性价比 【易发生迁移和熔入锡铅焊料】 【电导率高】 【合金化】：银钯合金化 4：1 厚膜导体材料性能 -- Ag导体 厚膜导体材料性能 -- Cu导体 【耐迁移、耐浸蚀】： 【电导率高】 【易氧化】：氮气气氛烧结-氧含量控制在几个ppm级 【成本低】 【有机材料难去除，材料气密性不好】：多介电层 【电阻层不稳定】 厚膜导体材料性能对比 共晶焊 共晶焊又称低熔点合金焊接。共晶合金的基本特性是：两种不同的金属可在远低于各自的熔点温度下按一定重量比例形成合金。 在微电子器件中最常用的共晶焊是把硅芯片焊到镀金的底座或引线框上去，即“金-硅共晶焊”。众所周知，金的熔点1063℃，而硅的熔点更高，为1414℃。但是如果按照重量比为2.85％的硅和97.15％的金组合，就能形成熔点为363℃的共晶合金体。这就是金硅共晶焊的理论基础。 金-硅共晶焊的焊接过程是指在—定的温度(高于363℃)和一定的压力下，将硅芯片在镀金的底座上轻轻揉动摩擦，擦去界面不稳定的氧化层，使接触表面之间熔化，由二个固相形成—个液相。冷却后，当温度低于金硅共熔点(363℃)时，由液相形成的晶粒形式互相结合成机械混合物金-硅共熔晶体，从而使硅芯片牢固地焊接在底座上，并形成良好的低阻欧姆接触。 共晶焊 厚膜电阻材料 厚膜电阻制造过程： 把金属氧化物颗粒和玻璃颗粒混合，在足够的温度和时间条件下进行烧结，促使玻璃熔化将氧化物颗粒烧结在一起形成三维金属氧化物链，并嵌入在玻璃基体中。金属氧化物与玻璃之比越高，烧成的膜电阻率越低。 方块电阻 ？ 方块电阻 对于一个均匀厚度的电阻样品，如果长度等于宽度（即样品是正方形的），则其电阻值与电阻率是相同的，而与样品的尺寸无关。 欧姆/方块/单位厚度 厚膜电阻材料 作为欧姆值的函数，可以用定性的导电模型来预测厚膜电阻的一些特性。 高欧姆值电阻一般比低欧姆值电阻具有更负的TCR。（纯粹的金属氧化物-玻璃系统） 高欧姆值的电阻显示了比低欧姆值更大的电流噪声。（当金属氧化物颗粒烧结在一起时，很少或没有噪声产生） 高欧姆值电阻比低欧姆值电阻对高电压脉冲和静电放电更为敏感。 厚膜电阻材料 厚膜电阻的电性能 厚膜电阻电性能包括初始电阻性能和时间相关性能 电阻温度系数 TCR：Temperature Coefficient of Resistance 电阻电压系数 VCR：Volt Coefficient of Resistance 电阻噪声和高压放电 高温漂移、潮湿稳定性和功率承载容量 初始电阻性能—电阻温度系数TCR 材料电阻随温度变化的特性称为电阻温度系数，温度-电阻之间的变化关系通常是非线性关系。 初始电阻性能—电阻温度系数TCR 厚膜电阻制造完成后，应尽量保证TCR接近于零-随温度变