Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения



Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения
Микропрофиль структуры вакуумной интегральной свч-схемы и способ его получения

 


Владельцы патента RU 2476951:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) (RU)

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных микроблоков с вакуумными интегральными схемами (ИС), когда существует необходимость передачи электромагнитной энергии с одного слоя 3D схемы на другой и наоборот. Техническим результатом изобретения является получение межслойных переходов, уменьшение потерь электромагнитной энергии, распространение интегральности по третьей координате, послойно располагая активные топологические структуры. Сущность изобретения: в микропрофиле структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, содержащей расположенные на расстоянии друг от друга пленочные элементы рабочей топологии, сопряженные с поверхностью диэлектрического носителя, в котором выполнена симметрично совмещенная с рабочей топологией микрополость, с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла между ними и стенками - образующими микрополости, микрополость выполнена сквозной с углом в между ее стенками - образующими и нависающими кромками пленочных элементов рабочей топологии, пленочные элементы рабочей топологии имеют вертикальный изгиб между поверхностью диэлектрического носителя пленочных элементов рабочей топологии и гранью сквозной полости, выполненной воронкообразной, образуя скрученную стенку микропрофиля диэлектрического носителя на отрезке ребра микропрофиля, при этом угол между образующей и скрученной стенкой микропрофиля и нависающей над ней кромкой полосковой линии β' изменяется в пределах: 135°<β'<150°. 2 н.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных микроблоков с вакуумными интегральными схемами (ИС), и другими схемами, когда существует необходимость передачи электромагнитной энергии с одного слоя объемной 3D схемы на другой и наоборот.

Известны микросхемы в совокупности с их диэлектрическим носителем - подложкой, в которых СВЧ-поле селективно занимает диэлектрический объем и которые предназначены для использования как типовой компоновочный конструктив (микропрофиль) архитектуры микросхем в вакуумной СВЧ-микроэлектронике при проектировании и изготовлении вакуумных СВЧ-приборов с протяженным взаимодействием электронного пучка с СВЧ-полем и как функциональные микроблоки при изготовлении антенн СВЧ-диапазона решетчатых щелевого типа с диэлектрическими и токопроводящими элементами, других изделий электронной техники.

Известны варианты микропрофиля вакуумной интегральной схемы типа "Разрезание", "Покрытие" и "Типизация" [Д.М.Жук и др. Системы автоматизированного проектирования. - М: ВШ, 1986, т.9, с.49-50].

Известная вакуумная интегральная схема [Авт. св. №638169, МПК: H01J 9/02], имеет вариант микропрофиля, относящийся к типу "Разрезание". Данная вакуумная интегральная схема содержит две диэлектрические подложки (диэлектрические носители), наложенные непосредственно друг на друга, в одной из которых выполнены углубления - несквозные микрополости, над которыми расположены консольные навесы из материала подложки с размещенными на них пленочными щелевыми сетками - активными элементами. Консольные навесы образуют со стенкой микрополости угол α≤90°. В углублениях - в микрополостях - размещены пассивные элементы в одной плоскости с активным элементом - анодом, что позволяет повысить степень интеграции и расширить топологические возможности построения микросхем.

Данный микропрофиль предназначен для использования в компоновке вакуумного низкочастотного (НЧ) прибора, например триода. Применение его в компоновках таких приборов, как лампа обратной волны (ЛОВ) или амплитрон, как часто повторяющегося компоновочного конструктива затруднительно за счет потерь СВЧ-энергии из-за поглощения ее диэлектриком, низкого уровня интеграции (размещение около 40 вакуумных СВЧ-микросхем в см3).

Известен микропрофиль (типа "Типизация"), который приведен в книге Парфенова О.Д. (стр.114, рис.1.74) [О.Д.Парфенов. Технология микросхем. - М.: ВШ, 1986, с.90-127]. Данный микропрофиль содержит диэлектрический носитель, с которым сопряжены пленочные элементы рабочей топологии с расположением на диэлектрическом носителе с зазором - на расстоянии друг от друга и с образованием нависающих кромок - консольных навесов над несквозной микрополостью, выполненной в диэлектрическом носителе, при этом между стенкой микрополости и нависающей кромкой пленочного элемента выполнен угол α≤90°.

Недостатками данного микропрофиля как компоновочного конструктива вакуумных интегральных СВЧ-схем являются, потери СВЧ-энергии в диэлектрическом носителе из-за поглощения им СВЧ-энергии при его нагревании в процессе работы прибора за счет выполнения микрополости несквозной с углом α между ее стенкой и нависающей кромкой, равным 90° или меньше 90°, пониженный уровень интеграции из-за невозможности одновременного увеличения толщины пленочных элементов и уменьшения расстояния между ними из-за отрицательного действия эффекта бокового подтрава при селективном травлении микрополости со стороны рабочей топологии через зазор между ее пленочными элементами. Это приводит к фундаментальному научно-технологическому ограничению-пределу [Фундаментальные пределы в радиоэлектронике и смежных областях // ТИИЭР. - 1981. - Т.69. - №2. - С.3-7] в развитии миниатюризации электронной техники по причине возрастания потерь, в результате чего топологические пленки разрушаются.

Известен способ изготовления подложки для управляющих электродных структур [Авт. св. №1131379, МПК: H01J 9/02], включающий получение углублений и отверстий в них путем анодирования алюминиевой пластины на заданную толщину, фотолитографии и травления через маски металла и оксида и удаление непрореагированного алюминия. С целью повышения качества подложки в анодированном алюминии вначале формируют углубления, затем анодируют алюминий со стороны углубления и в нем формируют отверстие со стороны непрореагировавшего алюминия.

Данный способ применим для получения электродных структур (типа "Покрытие") для многолучевых электронных трубок, разрабатываемых для быстродействующих запоминающих устройств современной вычислительной техники.

Известен способ получения микропрофиля вакуумной интегральной НЧ схемы, описанной в той же книге (Парфенов О.Д. Технология микросхем, стр.114, рис.1.74 [О.Д.Парфенов. Технология микросхем. - М.: ВШ, 1986, с.90-127]) - прототип. Способ включает нанесение методом фотолитографии на диэлектрический носитель (подложку) топологического рисунка - пленочной рабочей топологии с резистивной маской между краями элементов рабочей пленочной топологии, после удаления последней образуется зазор между элементами величиной, равной L. На пленочную рабочую топологию наносят защитный слой и в диэлектрическом носителе методом селективного травления через зазор между элементами рабочей топологии формируют совмещенную с последней несквозную микрополость с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла между ними и стенками микрополости размером α≤90°, после чего защитный слой с рабочей топологии удаляют. В результате получают окончательный конструктив микропрофиля.

В данном способе эффект бокового подтрава играет отрицательную роль. Из-за него затруднены высокоточное воспроизведение конструктива микропрофиля и дальнейшая микроминиатюризация микросхем. Данный способ направлен на получение микропрофиля с несквозной микрополостью с углом наклона ее стенки (углом наклона бокового подтрава) к элементу рабочей топологии, выбранным из диапазона α≤90°, что приводит к поглощению диэлектрическим носителем провисающей в микрополость СВЧ-энергии и ее потерям.

Перечисленные недостатки не позволяют использовать данный способ при изготовлении заявляемого конструктива микропрофиля структуры вакуумных интегральных СВЧ-схем.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы и способ его изготовления [Патент РФ №2404481, МПК: H01L 23/522, H01L /027]. Предложенным изобретением решена задача создания типового компоновочного конструктива микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы с повышенным уровнем интеграции и уменьшением потерь СВЧ-энергии в диэлектрическом носителе.

Микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы содержит расположенные на расстоянии (с зазором) друг от друга пленочные элементы рабочей топологии, сопряженной с поверхностью диэлектрического носителя топологических структур, в теле которого выполнена симметрично совмещенная с рабочей топологией микрополость с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и углом между ними и стенками микрополости заданной величины, микрополость в диэлектрическом носителе выполнена сквозной и с углом β между ее стенкой - образующей - и нависающей кромкой пленочного элемента рабочей топологии, выбранным из диапазона 90°<β≤135°.

Способ, описанный в патенте-прототипе, включает нанесение методом фотолитографии на диэлектрический носитель топологического рисунка - пленочной рабочей топологии с защитным слоем, фоторезистивной маски и удаление ее и защитного слоя с пленочной рабочей топологии, получение методом селективного травления в диэлектрическом носителе симметрично совмещенной с рабочей топологией микрополости с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла заданной величины между элементами рабочей топологии и стенками, образующими микрополость. В описанном способе на сторону диэлектрического носителя, противоположную стороне, с которой сопряжена пленочная рабочая топология, наносят топологический рисунок, фоторезистивную маску, которую затем удаляют, получая открытый участок диэлектрического носителя, и, начиная с этого участка, селективно растравливают топологический рисунок и материал диэлектрического носителя, используя упомянутый эффект бокового подтрава, формируют микрополость с образованием нависающих над ней кромок пленочных элементов рабочей топологии и тупого угла заданной величины между ними и стенками, образующими микрополость, и в результате в диэлектрическом носителе получают сквозную микрополость. После удаления с рабочей топологии защитного слоя окончательный конструктив микропрофиля получают готовым.

Предложенный способ позволяет получить микропрофиль типа „Типизация", используя боковой подтрав, в диэлектрическом носителе вакуумной интегральной СВЧ-схемы, сквозную микрополость с заданным тупым углом наклона ее стенок к элементам рабочей топологии, что значительно снижает в диэлектрическом носителе потери СВЧ-энергии на два и более порядка, а при согласованном выборе угла β относительно прочностных характеристиках микропрофиля и вовсе их исключить (потери). Формирование данной микрополости посредством травления материала диэлектрического носителя со стороны, противоположной стороне с рабочей топологией, не затрагивая последней, дает возможность сохранять во время всего технологического процесса высокоточное воспроизведение конструкции микросхемы с заданными геометрическими размерами, задавая и сохраняя при этом между элементами рабочей топологии расстояния L сколь угодно малыми и равными в пределах периодической топологической структуры.

Недостатками данного технического решения является невозможность передачи СВЧ энергии без потерь с одного слоя вакуумной ИС на другой, при сопряжении слоев со сторон противоположных топологическим токопроводящим структурам.

Задачей изобретения является расширение технических достоинств микропрофиля путем создания базовых плавных переходов в объеме (3D) передачи электромагнитной энергии между слоями автоколебательных ИС с протяженным взаимодействием электронных пучков с электромагнитными полями с их минимальными потерями, с целью миниатюризации в объемах перспективных электровакуумных приборов в блочной компоновке.

Технический результат заключается в получении межслойных переходов, уменьшении потерь электромагнитной энергии, распространении интегральности по третьей координате, послойно располагая активные топологические структуры.

Для получения такого технического результата в предлагаемом микропрофиле структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, содержащей расположенные на расстоянии друг от друга пленочные элементы рабочей топологии, сопряженные с поверхностью диэлектрического носителя, в котором выполнена симметрично совмещенная с рабочей топологией микрополость, с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла между ними и стенками - образующими микрополости, микрополость в диэлектрическом носителе выполнена сквозной с углом β между ее стенками - образующими и нависающими кромками пленочных элементов рабочей топологии, согласно предлагаемому техническому решению, пленочные элементы рабочей топологии имеют вертикальный изгиб между поверхностью диэлектрического носителя пленочных элементов рабочей топологии и гранью сквозной полости, выполненной воронкообразной, образуя скрученную стенку микропрофиля диэлектрического носителя на отрезке ребра микропрофиля, при этом угол между образующей и скрученной стенкой микропрофиля и нависающей над ней кромкой полосковой линии β' изменяется в пределах: 135°<β'≤150°.

Для достижения названного технического результата предлагается способ, который включает нанесение методом фотолитографии на диэлектрический носитель топологического рисунка - рабочей топологии с защитным слоем, фоторезистивной маски и удаление ее и защитного слоя с пленочной рабочей топологии, получение методом селективного травления в диэлектрическом носителе симметрично совмещенной с рабочей топологией микрополости с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла между элементами рабочей топологии и стенками микрополости, при этом на сторону диэлектрического носителя, противоположную стороне, с которой сопряжена пленочная рабочая топология, наносят топологический рисунок, фоторезистивную маску, которую затем удаляют, получая открытый участок диэлектрического носителя, и, начиная с этого участка, селективно растравливают материал диэлектрического носителя, используя эффект бокового подтрава, формируют микрополость с образованием нависающих над ней кромок пленочных элементов рабочей топологии и тупого угла заданной величины между ними и стенками - образующими микрополости, получая сквозную микрополость, согласно предлагаемому техническому решению, вначале методом селективного травления сквозную воронкообразную микрополость выполняют в верхней части диэлектрического носителя в заданном координатном расположении, причем нижнюю часть диэлектрического носителя дополнительно защищают защитной неадгезионной технологической подложкой, которую потом убирают, затем этим же методом выполняют сквозные микрополости, начиная их формирование со стороны, противоположной стороне, сопряженной с рабочей топологией, и продолжают до образования над ними нависающих кромок пленочных элементов и тупых углов между ними и стенками микрополостей: плоских базовых и новых скрученных.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - график совокупной тенденции миниатюризации элементной базы микроэлектроники, на фиг.2-5 - фрагмент микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы (на фиг.3, 5 изображены сопряженные фрагменты микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы); на фиг.6-14 - последовательность осуществляемых технологических операций.

Позиции на фрагментах чертежей обозначены следующим образом.

Фиг.2 - клинообразный вертикальный межслойный переход сопряженных фрагментов микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, где 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 3 - воронкообразная полость, L - зазор межполосковый, 5 - пленочный элемент рабочей топологии.

Фиг.3 - сечение по А-А клинообразного вертикального межслойного перехода, где 1-2 - диэлектрический носитель топологических структур, 3 и 4 - воронкообразная полость, 5 и 6 - пленочный элемент рабочей топологии, 12 - соединение, γ - угол изгиба пленочного элемента рабочей топологии 5 и 6, АВ - отрезок ребра скрученного микропрофиля.

Фиг.4 - сечение по Б-Б клинообразного вертикального межслойного перехода, где 3 - воронкообразная сквозная полость, Δ - размер нависающей кромки пленочного элемента рабочей топологии над сквозной воронкообразной полостью, D - размер между кромкой торца пленочного элемента рабочей топологии и кромкой основания воронкообразноой полости (допуск на размер свободный).

Фиг.5 - террасообразный вертикальный межслойный переход сопряженных фрагментов микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, где 1 и 2 - диэлектрический носитель топологических структур, 3 и 4 - воронкообразная полость, 5 и 6 - пленочный элемент рабочей топологии, h - толщина диэлектрического носителя, γ - угол изгиба пленочного элемента рабочей топологии 5 и 6, АВ - отрезок ребра скрученного микропрофиля.

Фиг.6 - начало технологических операций, где 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 7 - резистивная маска, 8 - топологическое отверстие.

Фиг.7: 1 - диэлектрический носитель, 3 - воронкообразный полость, 7 - резистивная маска, 9 - неадгезионная защитная подложка.

Фиг.8: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 3 - воронкообразная полость, 7 - резистивная маска, 9 - неадгезионная защитная подложка.

Фиг.9 - вид А фиг.8: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 3 - воронкообразная полость, 7 и 10 - резистивная маска, 9 - неадгезионная защитная подложка.

Фиг.10 - вид Б фиг.8: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 7 и 10 - резистивная маска.

Фиг.11: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 5 - пленочный элемент рабочей топологии, 7 и 10 - резистивная маска, L - зазор межполосковый.

Фиг.12: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 5 - пленочный элемент рабочей топологии, 7 и 10 - резистивная маска, 11 - защитный экран, 13 - открытое место диэлектрического носителя топологических структур, γ - угол изгиба пленочного элемента рабочей топологии 5.

Фиг.13 - вид B фиг.12: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 7 и 10 - резистивная маска, 11 - защитный экран, 13 - открытое место диэлектрического носителя топологических структур.

Фиг.14: 1 - диэлектрический носитель топологических структур, 5 - пленочный элемент рабочей топологии, 14 - воронкообразная сквозная полость, h - толщина диэлектрического носителя, Δ - размер нависающей кромки пленочного элемента рабочей топологии, L - зазор межполосковый, β - угол типового микропрофиля, β' - угол изменяющегося, скрученного в сечении микропрофиля диэлектрического носителя, АВ - отрезок ребра скрученного микропрофиля.

В мировой практике существует тенденция, [Хартман У. Очарование нанотехнологии. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 173 с.], использования кремниевой (дорогостоящей технологии) технологии и размещения на площади в 64 мм2 до 540 миллионов элементов, идет работа по освоению еще больших площадей кремниевых пластин. Интегральность по третьей координате в данной технологии не рассматривается. При послойном размещении вдоль третьей координаты плат с топологическими структурами и предлагаемыми межслойными переходами ИС, взяв в набор максимальную толщину каждую 100 мкм, по вертикали, перспектива возрастания коэффициента интегральности до 5·105 станет реальностью, включая все вместе взятые топологические структуры ИС и переходов в одном кубическом сантиметре (фиг.1) уровень миниатюризации быстродействующих опто- и радиоэлектронных систем, определить области применения таких системных устройств.

При этом вакуумные интегральные системы, например, объемом в один кубический сантиметр будут иметь, в перспективе, одну общую магнитную систему, что весьма важно, когда большую роль играет объем и вес отдельных изделий и объектов техники в целом.

Предлагаемый микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы (см. фиг.2-5) содержит диэлектрические носители топологических структур 1 и 2, пленочные элементы рабочей топологии 5 и 6 рабочих токопроводящих топологий с нависающими кромками (фиг.4) одинакового размера Δ до наклона пленочного элемента рабочей топологии под углом изгиба γ, когда этот размер Δ изменяется от точки А до точки B в сторону увеличения, фиг.3, 4, которые предназначены для несения определенных электрических зарядов и эффективного взаимодействия с электромагнитным полем окружающей среды. В диэлектрических носителях топологических структур 1 и 2 (фиг.5) одинаковых толщин h диэлектрических носителей выполнены сквозные (полые) воронкообразные прямоугольного сечения воронкообразные полости 3 и 4, в которых свободно нависают кромки пленочных элементов рабочей топологии 5 и 6 и которые предназначены для селективной локализации электромагнитных полей, свободно занимающих их объем. Сквозные воронкообразные полости 3 и 4 частично открыты (фиг.2) со стороны рабочей топологии за счет зазора L между пленочными элементами рабочей топологии 5 одного слоя и 6 второго слоя (фиг.3-5) и полностью открыты с противоположной стороны каждая.

Предлагаемый микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, изготавливают следующим образом.

На диэлектрический носитель 1, представляющий собой толстую пленку-заготовку (в микроэлектронике толстые пленки занимают размерный ряд от 2 до 100 мкм) (фиг.6) из анодного оксида алюминия, Al2O3, используя метод фотолитографии, наносят на две противоположные его стороны резистивную маску 7, причем на верхней стороне оставляют топологическое отверстие 8. При этом размеры топологического отверстия 8 верхней резистивной маски 7 выбирают с учетом эффекта бокового подтрава диэлектрического носителя 1, с учетом получения необходимых размеров основания воронкообразного топологического отверстия 8, образующего впоследствии заданный размер D между торцами пленочных элементов рабочей топологии и противоположной кромкой основания отверстия (зазор D, фиг.4 - Б-Б). С нижней стороны, например, произвольно выбранными технологическими зажимами, закрепляют съемную неадгезионную технологическую подложку 9 (фиг.7) для защиты от разрушения нижней резистивной маски 7 и нижних кромок основания воронкообразного топологического отверстия 8 диэлектрического носителя топологической структуры 1 в момент совершения технологической операции ее травления с верхней стороны. Используя эффект бокового подтрава, формируют симметрично совмещенную с рабочей топологией микрополость с образованием нависающих над ней кромок топологического отверстия 8 (фиг.6), угла заданной величины между ними и стенками полости. Получают в теле диэлектрического носителя 1 воронкообразную полость 3. Резистивную маску 7, расположенную на верхней стороне носителя 1, удаляют, получая прямоугольную в плоскости воронкообразную полость 3 (фиг.9) в диэлектрическом носителе 1.

На верхнюю сторону диэлектрического носителя 1, и на поверхность полученного воронкообразного углубления наносят резистивную маску 10 (фиг.9) причем на верхней стороне, со стороны рабочей топологии, нанесение выполняют избирательно (фиг.10) для нанесения пленочного элемента рабочей топологии 5, который затем и наносят (фиг.11), получая топологию щелевых структур с зазором L, соответствующим рабочей длине волны, например, автоколебательных систем. Пленочные элементы рабочей топологии 5 защищают защитным слоем экрана 11 (фиг.12), затем технологическую неадгезионную жесткую подложку 9 убирают, частично травят резистивную маску 7 до изгиба (фиг.12) для удобства в последующем травлении диэлектрического носителя 1 с обратной относительно рабочей топологии стороны. С противоположной, относительно рабочей топологии стороны, осуществляют селективное травление материала диэлектрического носителя 1 (фиг.13), которое начинают с его открытого места 13 и до рабочей топологии пленочных элементов рабочей топологии 5, расположенных на верхней стороне диэлектрического носителя 1. Используя эффект бокового подтрава, формируют симметрично совмещенную с рабочей топологией (полосками) воронкообразную сквозную полость 14 с образованием нависающих над ней кромок пленочных элементов рабочей топологии: угла β, выбранного из диапазона 90°<β≤135° и угла β' в диапазоне 135°<β'≤150°. Угол β' плавно увеличивается скручиванием стенки, образующей микропрофиль до 150°, поскольку в этом месте материал диэлектрического носителя убывает в процессе его травления. Однако убывание материала диэлектрического носителя при совершении операции травления некритично для механической прочности изменяющейся формы микропрофиля, поскольку материал пленочных элементов рабочей топологии, расположенных на этом материале, способен скомпенсировать этот недостаток за счет упругости (модуль упругости молибдена EMo=31·104 МПа), и контакта кромок в сопряжении слоев (фиг.3, 5). Выполнение угла β'<150° (при травлении) увеличивает прочностные характеристики диэлектрического носителя и устройства в целом на отрезке АВ. Далее получают в теле диэлектрического носителя 1 воронкообразную сквозную полость 14, частично открытую со стороны рабочей топологии за счет зазора L между пленочным элементом рабочей топологии 5 и полностью открытую с противоположной стороны (фиг.14). Удаляют резистивные маски 7, 10 и защитный экран 11 с обеих сторон диэлектрического носителя 1 и стенок воронкообразной полости 3, получают окончательный конструктив плавного увода по вертикальному изгибу электромагнитной энергии в пределах одного слоя h, причем угол изгиба γ→135±5° (фиг.3, 5 и 12) пленочных элементов рабочей топологии 5 и 6 относительно плоскостей топологических структур ИС. При угле γ>140°, площадь, занимаемая межслойным переходом сопряженных фрагментов микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, будет увеличиваться, что будет отрицательно сказываться на коэффициенте интегральности микросхем. При угле перехода γ<130° качество перевода электромагнитной волны с одного слоя на другой ухудшается, а при дальнейшем уменьшении угла изгиба γ межслойный переход сопряженных фрагментов микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы может электрически запереться.

Сопрягают жестко слои плат симметрично соединением 12, выполненным, например в виде паяного соединения (фиг.3) обратными сторонами, относительно рабочих топологий, в контактное соединение пленочных элементов рабочей топологии в основаниях воронкообразных полостей, получают окончательные конструкции межслойных переходов сопряженных фрагментов микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы (фиг.3, 5).

Пример реализации способа приведен в таблице.

Таблица
Технологический процесс получения конструктива микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы
№№ п.п. Наименование операции Условия проведения операции № фиг.
1 Создание резистивной маски с обеих сторон подложки-носителя анодного оксида алюминия методом фотолитографии за исключением места будущего травления Фоторезист ФГ-383, толщина слоя фоторезиста 1 мкм. Температура задубливания 180°C. Время задубливания 30 мин 6
2 Установка защитной технологический подложки с обратной стороны подложки-носителя. Травление подложки-носителя (Al2O3) с верхней стороны (формирование воронкообразного отверстия) Раствор для травления: 20%-ный раствор плавиковой кислоты в диметилформамиде при 70-80°C до образования необходимой полости 7
3 Удаление остатка фоторезиста с верхней стороны подложки-носителя В 20%-ном растворе NaOH. Время снятия фоторезиста 2-3 с 8
4 Создание резистивной маски на стенках воронкообразного отверстия и окружающих его мест подложки-носителя оксида алюминия методом фотолитографии за исключением мест будущих пленочных полосков элементов ИС Повтор условий проведения операции №1 9, 10
5 Нанесение топологического рисунка полосков элементов ИС Вакуум 5·10-6-1·10-6 мм рт.ст. Толщина пленки молибдена или вольфрама 0,5-1,0 мкм 11
6 Экранирование пленочных токопроводящих полосков элементов ИС Химостойкий лак 12
7 Удаление технологической защитной подложки. Удаление фоторезиста с обеих сторон подложки-носителя Повтор условий проведения операции №3
8 Удаление остатков молибдена Состав травителя: H2SO4 300 мл(d=1,84) HNO3 450 мл (d=1,4) H2O 200 мл. Температура травления 20°C 12,
13,
14
9 Удаление экрана с токопроводящих полосков элементов ИС Диоксан

Предлагаемые конструкции межслойных переходов сопряженных фрагментов микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы с заданным координатно-позиционным расположением в диэлектрических носителях в слоях позволяют создавать объемные (3D) вакуумные интегральные схемы приборов с токопроводящими элементами, сопрягаемыми с диэлектрическими носителями, включая как периодические структуры, элементы электронно-оптических систем, так и другие ИС.

1. Микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, содержащий расположенные на расстоянии друг от друга пленочные элементы рабочей топологии, сопряженные с поверхностью диэлектрического носителя, в котором выполнена симметрично совмещенная с рабочей топологией микрополость с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла между ними и стенками, образующими микрополости, микрополость в диэлектрическом носителе выполнена сквозной с углом в между ее стенками - образующими и нависающими кромками пленочных элементов рабочей топологии, отличающийся тем, что пленочные элементы рабочей топологии имеют вертикальный изгиб между поверхностью диэлектрического носителя пленочных элементов рабочей топологии и гранью сквозной полости, выполненной воронкообразной, образуя скрученную стенку микропрофиля диэлектрического носителя на отрезке ребра микропрофиля, при этом угол между образующей и скрученной стенкой микропрофиля и нависающей над ней кромкой полосковой линии β' изменяется в пределах 135°<β'≤150°.

2. Способ получения микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы, включающий нанесение методом фотолитографии на диэлектрический носитель топологического рисунка - рабочей топологии с защитным слоем, фоторезистивной маски и удаление ее и защитного слоя с пленочной рабочей топологии, получение методом селективного травления в диэлектрическом носителе симметрично совмещенной с рабочей топологией микрополости с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и угла между элементами рабочей топологии и стенками микрополости, при этом на сторону диэлектрического носителя, противоположную стороне, с которой сопряжена пленочная рабочая топология, наносят топологический рисунок, фоторезистивную маску, которую затем удаляют, получая открытый участок диэлектрического носителя и начиная с этого участка, селективно растравливают материал диэлектрического носителя, используя эффект бокового подтрава, формируют микрополость с образованием нависающих над ней кромок пленочных элементов рабочей топологии и тупого угла заданной величины между ними и стенками - образующими микрополости, получая сквозную микрополость, отличающийся тем, что вначале методом селективного травления сквозную воронкообразную микрополость выполняют в верхней части диэлектрического носителя в заданном координатном расположении, причем нижнюю часть диэлектрического носителя дополнительно защищают защитной неадгезионной технологической подложкой, которую потом убирают, затем этим же методом выполняют сквозные микрополости, начиная их формирование со стороны, противоположной стороне, сопряженной с рабочей топологией, и продолжают до образования над ними нависающих кромок пленочных элементов и тупых углов между ними и стенками микрополостей: плоских базовых и новых скрученных.



 

Наверх