А.Н. Масюгин – инженер-технолог,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

E-mail: albert.masyugin@mail.ru

Ф.В. Зеленов – инженер-технолог,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

А.Б. Иванов – инженер-технолог,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

С.О. Коновалов – инженер-технолог,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

А.А. Ларьков – начальник сектора,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

Ф.А. Барон – д.т.н., зам. гл. технолога по микроэлектронике,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

А.В. Стреж – гл. технолог,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

Р.Г. Галеев – д.т.н., ген. директор,

АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск)

E-mail: kniirs1@mail.krs.ru

Постановка проблемы. Используемые в настоящее время тонкие керамические подложки на основе корунда (Al2O3) для изготовления гибридных интегральных микросхем (ГИМС) и многокристальных модулей СВЧ-диапазона имеют ряд технологических недостатков: высокая стоимость, сложность формирования сквозных отверстий, малый размер подложек связанный с высокой хрупкостью керамики. Корундовые подложки имеют недостаточно высокую теплопроводность (25…30 Вт/(м·К)) для эффективного отвода тепла от смонтированных кристаллов мощных СВЧ-монолитных интегральных схем. Использование металлической подложки с высокой механической прочностью и теплопроводностью позволит избавиться от перечисленных выше недостатков. Наиболее перспективным металлом является алюминий за счет возможности формирования на его  поверхности качественного диэлектрического покрытия толщиной до сотен микрон с помощью электрохимического окисления алюминия. Локальное анодирование поверхности алюминия позволяет использовать подложку не только как несущее основание, но и как функциональный слой для шины питания, «земли». Участки алюминиевой платы без оксидной пленки могут служить хорошим теплоотводом для монтажа мощных элементов микросхемы. 

Цель. Показать отработку процесса селективного формирования толстой пленки оксида алюминия с помощью анодирования алюминиевой подложки через маску фоторезиста и наметить последующее изучение совместимости полученной алюмооксидной структуры с процессами формирования пассивной части топологии ГИМС.

Результаты. Исследовались технологические особенности селективного анодирования алюминиевых подложек и возможность интеграции процесса анодированного алюминия с технологическими операциями формирования топологии микросхемы. Практическая значимость. Совмещение технологии селективного анодирования алюминия с тонкопленочной технологией формирования пассивных элементов микросхемы позволит изготавливать мощные многокристальные ГИМС с высокой степенью интеграции. 

1. Сокол В. Электрохимическая алюмооксидная технология производства микроэлектронных многокристальных модулей // Печатный монтаж. 2010. Вып. 4. С. 18–20.
2. Шиманович Д.Л. и др. Исследование теплофизических и электрофизических свойств покрытий на основе анодного оксида алюминия, модифицированного вакуумно-осажденными диэлектрическими пленками // Новые материалы и перспективные технологии: сборник материалов Четвертого междисциплинарного научного форума с международным участием. В 3-х томах. Секция 4. Функциональные материалы. М.: Буки Веди. 2018. Т. 2. С. 775–779.
3. Сокол В., Турцевич А., Белоус А. Перспективы использования алюминиевых оснований в СВЧ-устройствах // Печатный монтаж. 2013. Вып. 1. С. 174–178.
4. Сокол В.А., Костюченко С.А. Электрохимическая технология микро- и наноэлектронных устройств // Доклады БГУИР. 2014. № 2 (80). С. 14–22.
5. Шиманович Д.Л., Яковцева В.А. Электрохимическая алюмооксидная технология для приборов силовой электроники // Доклады БГУИР. 2019. № 3 (121). С. 5–11.
6. Шиманович Д.Л. Технологические режимы формирования дополнительных диэлектрических пленок на пористой поверхности алюмооксидных оснований и исследование электрофизических и теплофизических характеристик модифицированных покрытий // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2017. Т. 17. № 2. С. 573–576.
7. Шиманович Д.Л., Чушкова Д.И., Сокол В.А. Технологические приемы повышения термической устойчивости при формировании толстослойных нанопористых анодных оксидов алюминия // Сб. науч. трудов V Междунар. науч. конф. «Материалы и структуры современной электроники». Минск, 10-11 октября 2012 г. С. 199–202.
8. Шиманович Д.Л. Оптимизация методов формирования толстослойных диэлектрических покрытий на основе анодного оксида алюминия при электрохимическом анодировании широкоформатных Al-подложек и теплопроводящих оснований с радиаторами // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения 2016. Т. 16. № 3. С. 116–119.
9. Сокол В.А., Воробьева А.И. Многокристальные модули на анодированной алюминиевой подложке // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2002. № 2. С. 40–45.
10. Шиманович Д.Л. Электрохимический синтез свободных двухслойных Al2O3-пластин для СВЧ-систем // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2013. Т. 13. № 3. С. 182–185.
11. Лазарук С.К. Пористое анодирование алюминиевых пленок с использованием фотолитографической маски при высоких напряжениях формовки // Доклады БГУИР. 2013. № 3 (73). С. 52–57.
12. Yeo S.K., Kwon Y.S. X-band high-power HEMT SPDT switch with selectively anodised aluminium substrate // Electron. Lett. 2010. V. 46. № 24. P. 1627–1629. DOI:10.1049/el.2010.1929.
13. Yeo S.K., Chun J.H., Kwon Y.S. A 3-D X-Band T/R module package with an anodized aluminum multilayer substrate for phased array radar applications // IEEE Trans. Adv. Packag. 2010. V. 33. № 4. P. 883–891. DOI:10.1109/TADVP.2010.2049109.
14. Yeo S.K. et al. An X-band high power amplifier module package using selectively anodized aluminum substrate // Proceedings of the 37th European Microwave Conference, EUMC. 2007. P. 1357–1360. DOI: 10.1109/EUMC.2007.4405455.
15. Shin S.H. et al. PCS power amplifier module package using selectively anodized aluminum substrate // Proceedings of the 36th European Microwave Conference, EuMC 2006. P. 1767–1770. DOI: 10.1109/EUMC.2006.281485.
16. Shin S.H., Kwon Y.S. Selectively anodized aluminum substrates for microwave power module package // Proceedings - Electronic Components and Technology Conference. 2005. V. 2. P. 1904–1908. DOI: 10.1109/ectc.2005.1442058.
17. Kim K.M. et al. Embedded IC technology for compact packaging inside aluminum substrate (pocket embedded packaging) // Proceedings of the 37th European Microwave Conference, EUMC. 2007. P. 1125–1128. DOI: 10.1109/EUMC.2007.4405396.
18. Yook J.M. et al. Integrated passive devices on the selectively anodized aluminum oxide // European Microwave Week 2009, EuMW 2009: Science, Progress and Quality at Radiofrequencies, Conference Proceedings – 39th European Microwave Conference, EuMC 2009. P. 1654–1657. DOI: 10.1109/EUMC.2009.5296509.
19. Yook J.M., Kim K.M., Kwon Y.S. Suspended spiral inductor and band-pass filter on thick anodized aluminum oxide // IEEE Microw. Wirel. Components Lett. 2009. V. 19. № 10. P. 620–622. DOI: 10.1109/LMWC.2009.2029735.
20. Kim K.M., Kwon Y.S. Ultra thin power amplifier module with embedded passives and actives on aluminum substrate // European Microwave Week 2009, EuMW 2009: Science, Progress and Quality at Radiofrequencies, Conference Proceedings – 39th European Microwave Conference, EuMC 2009. P. 1361–1364. DOI: 10.1109/EUMC.2009.5296214.
21. Sohn B.I., Shin S.H., Kwon Y.S. Hybrid distributed amplifier using MCM-D based on selectively anodized aluminium substrate // 2007 European Radar Conference, EURAD. P. 339–342. DOI: 10.1109/EURAD.2007.4405006.
22. Yeo S.K. et al. A compact high power T/R module for X-band phased array radar applications using an anodized aluminum substrate // European Microwave Week 2009, EuMW 2009: Science, Progress and Quality at Radiofrequencies, Conference Proceedings – 39th European Microwave Conference, EuMC 2009. P. 1365–1368. DOI:10.1109/EUMC.2009.5296215.