薄膜混合積體電路指在同一個基片上用蒸發、濺射、電鍍等薄膜工藝製成無源網路，並組裝上分立的微型元件、器件，外加封裝而成的混合積體電路。所裝的分立微型元件、器件，可以是微型元件、半導體晶片或單片積體電路。按無源網路中元件參數的集中和分布情況，薄膜積體電路分為集中參數和分布參數兩種。前者適用範圍從低頻到微波波段，後者只適用於微波波段。
基本介紹
- 中文名：薄膜混合積體電路
- 含義：用蒸發薄膜工藝製成無源網路
- 類型：混合積體電路
- 意義 ：集成化
分類
按無源網路中元件參數的集中和分布情況，薄膜積體電路分為集中參數和分布參數兩種。前者適用範圍從低頻到微波波段，後者只適用於微波波段。
特點與套用 與厚膜混合積體電路相比較，薄膜電路的特點是所製作的元件參數範圍寬、精度高、溫度頻率特性好，可以工作到毫米波段。並且集成度較高、尺寸較小。但是所用工藝設備比較昂貴、生產成本較高。
薄膜混合積體電路適用於各種電路，特別是要求精度高、穩定性能好的模擬電路。與其他積體電路相比，它更適合於微波電路。
主要工藝 薄膜混合積體電路所用基片有多種，最常用的是玻璃基片,其次是微晶玻璃和被釉陶瓷基片,有時也用藍寶石和單晶矽基片。為了實現緊密組裝和自動化生產，一般使用標準基片。
在基片上形成薄膜有多種方法。製造薄膜網路常用物理汽相澱積(PVD)法,有時還用陽極氧化或電鍍法。在物理汽相澱積法中，最常用的是蒸發工藝和濺射工藝。這兩種工藝都是在真空室中進行的，所以統稱為真空成膜法。用這兩種方法，可以製造無源網路中的無源元件、互連線、絕緣膜和保護膜。陽極氧化法可以形成介質膜，並能調整電阻膜的阻值。在製造分布參數微波混合積體電路時，用電鍍法增加薄膜微帶線的厚度，以減少功耗。
薄膜材料 在薄膜電路中主要有四種薄膜：導電、電阻、介質和絕緣薄膜。導電薄膜用作互連線、焊接區和電容器極板。電阻薄膜形成各種微型電阻。介質薄膜是各種微型電容器的介質層。絕緣薄膜用作交叉導體的絕緣和薄膜電路的保護層。各種薄膜的作用不同，所以對它們的要求和使用的材料也不相同。
對導電薄膜的要求除了經濟性能外，主要是導電率大，附著牢靠，可焊性好和穩定性高。因尚無一種材料能完全滿足這些要求，所以必須採用多層結構。常用的是二至四層結構,如鉻-金(Cr-Au)、鎳鉻-金(Ni Cr-Au)、鈦-鉑-金(Ti-Pt-Au)、鈦-鈀-金(Ti-Pd-Au)、鈦-銅-金(Ti-Cu-Au)、鉻-銅-鉻-金(Cr-Cu-Cr-Au)等。
微型電容器的極板對導電薄膜的要求略有不同，常用鋁或鉭作電容器的下極板，鋁或金作上極板。
對電阻薄膜的主要要求是膜電阻範圍寬、溫度係數小和穩定性能好。最常用的是鉻矽系和鉭基系。在鉻矽系中有鎳-鉻(Ni-Cr)、鉻-鈷(Cr-Co)、鎳-鉻-矽(Ni-Cr-Si)、鉻-矽(Cr-Si)、鉻-氧化矽(Cr-SiO)、鎳鉻-二氧化矽（NiCr－SiO2）。屬於鉭基系的有鉭(Ta)、氮化鉭(Ta2N)、鉭-鋁-氮(Ta－Al－N)、 鉭-矽(Ta-Si)、鉭-氧-氮(Ta-O-N)、鉭-矽-氧(Ta-Si-O)等。
對介質薄膜要求介電常數大、介電強度高、損耗角正切值小,用得最多的仍是矽系和鉭系。即氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2)、氧化鉭(Ta2O5)和它們的雙層複合結構：Ta2O5-SiO和Ta2O5-SiO2。有時還用氧化釔(Y2O3)，氧化鉿(HfO2)和鈦酸鋇(BaTiO3)等。
為了減小薄膜網路中的寄生效應，絕緣薄膜的介電常數應該很小,因而採用氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si3N4)等，適合於微波電路。
參考書目
L.I.Maissel and R.Glang,Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill,New York,1970.
特點與套用 與厚膜混合積體電路相比較，薄膜電路的特點是所製作的元件參數範圍寬、精度高、溫度頻率特性好，可以工作到毫米波段。並且集成度較高、尺寸較小。但是所用工藝設備比較昂貴、生產成本較高。
薄膜混合積體電路適用於各種電路，特別是要求精度高、穩定性能好的模擬電路。與其他積體電路相比，它更適合於微波電路。
主要工藝 薄膜混合積體電路所用基片有多種，最常用的是玻璃基片,其次是微晶玻璃和被釉陶瓷基片,有時也用藍寶石和單晶矽基片。為了實現緊密組裝和自動化生產，一般使用標準基片。
在基片上形成薄膜有多種方法。製造薄膜網路常用物理汽相澱積(PVD)法,有時還用陽極氧化或電鍍法。在物理汽相澱積法中，最常用的是蒸發工藝和濺射工藝。這兩種工藝都是在真空室中進行的，所以統稱為真空成膜法。用這兩種方法，可以製造無源網路中的無源元件、互連線、絕緣膜和保護膜。陽極氧化法可以形成介質膜，並能調整電阻膜的阻值。在製造分布參數微波混合積體電路時，用電鍍法增加薄膜微帶線的厚度，以減少功耗。
薄膜材料 在薄膜電路中主要有四種薄膜：導電、電阻、介質和絕緣薄膜。導電薄膜用作互連線、焊接區和電容器極板。電阻薄膜形成各種微型電阻。介質薄膜是各種微型電容器的介質層。絕緣薄膜用作交叉導體的絕緣和薄膜電路的保護層。各種薄膜的作用不同，所以對它們的要求和使用的材料也不相同。
對導電薄膜的要求除了經濟性能外，主要是導電率大，附著牢靠，可焊性好和穩定性高。因尚無一種材料能完全滿足這些要求，所以必須採用多層結構。常用的是二至四層結構,如鉻-金(Cr-Au)、鎳鉻-金(Ni Cr-Au)、鈦-鉑-金(Ti-Pt-Au)、鈦-鈀-金(Ti-Pd-Au)、鈦-銅-金(Ti-Cu-Au)、鉻-銅-鉻-金(Cr-Cu-Cr-Au)等。
微型電容器的極板對導電薄膜的要求略有不同，常用鋁或鉭作電容器的下極板，鋁或金作上極板。
對電阻薄膜的主要要求是膜電阻範圍寬、溫度係數小和穩定性能好。最常用的是鉻矽系和鉭基系。在鉻矽系中有鎳-鉻(Ni-Cr)、鉻-鈷(Cr-Co)、鎳-鉻-矽(Ni-Cr-Si)、鉻-矽(Cr-Si)、鉻-氧化矽(Cr-SiO)、鎳鉻-二氧化矽（NiCr－SiO2）。屬於鉭基系的有鉭(Ta)、氮化鉭(Ta2N)、鉭-鋁-氮(Ta－Al－N)、 鉭-矽(Ta-Si)、鉭-氧-氮(Ta-O-N)、鉭-矽-氧(Ta-Si-O)等。
對介質薄膜要求介電常數大、介電強度高、損耗角正切值小,用得最多的仍是矽系和鉭系。即氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2)、氧化鉭(Ta2O5)和它們的雙層複合結構：Ta2O5-SiO和Ta2O5-SiO2。有時還用氧化釔(Y2O3)，氧化鉿(HfO2)和鈦酸鋇(BaTiO3)等。
為了減小薄膜網路中的寄生效應，絕緣薄膜的介電常數應該很小,因而採用氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si3N4)等，適合於微波電路。
參考書目
L.I.Maissel and R.Glang,Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill,New York,1970.
