RU2713572C1

RU2713572C1 - Method for manufacturing microwave-hybrid integrated microcircuit for space purposes with multilevel commutation

Info

Publication number: RU2713572C1
Application number: RU2019124359A
Authority: RU
Inventors: Владислав Эдуардович Поймалин; Андрей Александрович Жуков; Антон Юрьевич Калашников
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-02-05

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used for making UHF-hybrid space-borne integrated microcircuits with multilevel commutation based on organic dielectric. Essence of the invention lies in the fact that the method of manufacturing the UHF hybrid integrated microcircuit chip with multi-level commutation based on an organic dielectric includes making a multilayer board with alternation of layers with metallized pattern and layers of organic dielectric with subsequent mounting of crystals, before which thermal treatment is carried out.

EFFECT: possibility of obtaining stable characteristics and temperature independence of characteristics of microwave signal of microwave-hybrid integrated microcircuit with multilevel commutation based on organic dielectric in frequency range from tens of megahertz to tens of gigahertz.

5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники, а именно к способам изготовления интегральных микросхем с многоуровневой коммутацией и может быть использовано для изготовления СВЧ–гибридных интегральных микросхем космического назначения с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика.The invention relates to the field of microelectronics technology, and in particular to methods for manufacturing integrated circuits with multi-level switching and can be used for the manufacture of microwave hybrid space integrated circuits with multi-level switching based on organic dielectric.

Из уровня техники известен способ изготовления тонкопленочных многоуровневых плат для многокристальных модулей, гибридных интегральных схем и микросборок (см. RU2459314, опубл. 20.08.2012) (1). В способе изготовления тонкопленочных многоуровневых плат для многокристальных модулей, микросборок и гибридных интегральных схем, включающем подготовку базовой платы, на которой формируются уровни коммутации последовательным нанесением слоев металлизации и формированием топологии первого и последующих уровней коммутации, согласно изобретению все контактные площадки схемы как для последующего соединения их с выводами активных компонентов, так и контактные площадки для электрического соединения к внешним выводам располагают в первом проводящем уровне, выполненном в виде многослойного покрытия V–Cu–Ni + химический Ni, где химический Ni используют в качестве стопслоя при формировании последующих уровней коммутации, разведение проводниковых слоев «сигнальный» и потенциальных – «питание» и «земля» осуществляют в индивидуальных уровнях.The prior art method for the manufacture of thin-film multi-level boards for multi-chip modules, hybrid integrated circuits and microassemblies (see RU2459314, publ. 08.20.2012) (1). In a method for manufacturing thin-film multilevel boards for multi-chip modules, microassemblies and hybrid integrated circuits, including preparing a base board on which switching levels are formed by sequentially applying metallization layers and forming a topology of the first and subsequent switching levels, according to the invention, all contact pads of the circuit are used for their subsequent connection with leads of active components, and contact pads for electrical connection to external leads are located in At the conductive level, made in the form of a multilayer coating V – Cu – Ni + chemical Ni, where chemical Ni is used as a stop layer for the formation of subsequent switching levels, the signal and potential layers of the signal and potential are fed - power and earth - in individual levels.

К недостаткам известного технического решения относится невысокая стабильность тонкопленочных многоуровневых плат как во времени при эксплуатации так и при воздействии повышенной температуры из-за неконтролируемого и неуправляемого окисления слоев коммутации.The disadvantages of the known technical solutions include the low stability of thin-film multilevel boards both in time during operation and when exposed to elevated temperatures due to uncontrolled and uncontrolled oxidation of the switching layers.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту техническим решением к заявляемому изобретению – прототипом является способ изготовления монолитной интегральной схемы на основе полупроводникового соединения (см. RU2601203, опубл. 27.10.2016)(2). Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии получения монолитных интегральных схем (МИС) на основе полупроводниковых соединений

. Изобретение обеспечивает получение МИС на основе полупроводниковых соединений

с более низкой себестоимостью изготовления за счет использования металлизации, в которой минимизировано содержание драгоценных металлов, по технологии, совместимой с технологией Si микроэлектроники, для формирования современных приборов гетероинтегрированной электроники. Устройство содержит полупроводниковую пластину с активным слоем, содержащим канальный и контактный слои, включающее активные и пассивные элементы, выполненные на основе омических контактов, затворов, нижней обкладки конденсаторов, резистивного слоя, металлизации первого, второго и третьего уровней, первого, второго, третьего и четвертого слоев защитного диэлектрика, сквозных отверстий и металлизации обратной стороны. Металлизации первого, второго уровней и обратной стороны выполнены на основе Cu, а омических контактов и затворов –на основе Al.The closest in technical essence and the achieved effect technical solution to the claimed invention - the prototype is a method of manufacturing a monolithic integrated circuit based on a semiconductor connection (see RU2601203, publ. 10.27.2016) (2). The invention relates to microelectronics, and in particular to a technology for producing monolithic integrated circuits (MIS) based on semiconductor compounds

. The invention provides MIS based on semiconductor compounds

with lower manufacturing costs due to the use of metallization, in which the content of precious metals is minimized, using technology compatible with Si microelectronics technology, for the formation of modern devices for hetero-integrated electronics. The device comprises a semiconductor wafer with an active layer containing channel and contact layers, including active and passive elements made on the basis of ohmic contacts, gates, the lower lining of capacitors, a resistive layer, metallization of the first, second and third levels, the first, second, third and fourth layers of protective dielectric, through holes and metallization of the reverse side. Metallization of the first, second levels and the reverse side is made on the basis of Cu, and ohmic contacts and gates on the basis of Al.

К недостаткам известного технического решения также относится невысокая стабильность получаемых интегральных схем из-за нестабильности структур «металлизация –защитный диэлектрик».The disadvantages of the known technical solutions also include the low stability of the resulting integrated circuits due to the instability of the metallization – protective dielectric structures.

Целью изобретения является создание способа изготовления СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика, обеспечивающего стабильность ее характеристик СВЧ–сигнала как во времени, так и при повышенной и пониженной температуре эксплуатации.The aim of the invention is the creation of a method of manufacturing a microwave hybrid integrated circuit with multi-level switching based on an organic dielectric, ensuring the stability of its characteristics of the microwave signal both in time and at elevated and reduced operating temperatures.

Техническим результатом заявленного изобретения является получение стабильных характеристик СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика в диапазоне частот от десятков мегагерц до десятков гигагерц. Также, техническим результатом является температурная независимость характеристик СВЧ–сигнала СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика в диапазоне частот от десятков мегагерц до десятков гигагерц.The technical result of the claimed invention is to obtain stable characteristics of a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric in the frequency range from tens of megahertz to tens of gigahertz. Also, the technical result is the temperature independence of the characteristics of the microwave signal of the microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric in the frequency range from tens of megahertz to tens of gigahertz.

Технический результат изобретения достигается за счет создания способа изготовления СВЧ–гибридной интегральной микросхемы космического назначения с многоуровневой коммутацией, включающего последовательную подготовку поверхности подложки, формирование первого функционального металлического слоя с топологическим рисунком, последовательное выполнение чередующихся слоев диэлектрика с металлизированными микроотверстиями и функциональных металлических слоев с топологическим рисунком, на которые проводят монтаж кристаллов, перед монтажом кристаллов проводят термическую обработку, а в качестве межслойного диэлектрика используют органический полимерный диэлектрик толщиной 40-100 мкм.The technical result of the invention is achieved by creating a method of manufacturing a microwave hybrid integrated space microchip with multi-level switching, including sequential preparation of the substrate surface, the formation of the first functional metal layer with a topological pattern, the sequential implementation of alternating layers of dielectric with metallized microholes and functional metal layers with a topological pattern on which the crystals are mounted, before the crystals are mounted by heat treatment, and an organic polymer dielectric with a thickness of 40-100 microns is used as an interlayer dielectric.

В частном случае термическую обработку СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе негативного фотополимера толщиной 40-100 мкм перед монтажом кристаллов осуществляют в термошкафу со скоростью не более 1^оС/мин, выдержку при данной температуре осуществляют в течение 12–15 часов, остывание производят до комнатной температуры в объеме термошкафа. In the particular case of the heat treatment is microwave hybrid integrated circuit with a multi-level switched on the basis of negative photopolymer 40-100 microns before mounting the crystals is performed in an oven at a rate of not more than 1 ° ^C / min, holding at this temperature was carried out for 12-15 hours, cooling is carried out to room temperature in the volume of the heating cabinet.

Частным случаем выполнения способа также является то, что термическую обработку СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида толщиной 40-100 мкм перед монтажом кристаллов проводят ступенчатым нагревом со скоростью не более 1^оС/мин в течение 9–11 часов, осуществляют выдержку в течение не менее 1,5 часов при температуре на 20 % ниже температуры имидизации. A special case of the method also is that the heat treatment of a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on polypyromellitimide with a thickness of 40-100 μm before installing the crystals is carried out by step heating at a speed of not more than 1 ^about C / min for 9-11 hours, carry out holding for at least 1.5 hours at a temperature of 20% below the imidization temperature.

Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими изображениями:The claimed invention is illustrated by the following images:

Фиг. 1 – Изменение СВЧ–параметра (S21) потерь СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе негативного фотополимера перед монтажом кристаллов от продолжительности термической обработки;FIG. 1 - Change of the microwave parameter (S21) of losses of the microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on negative photopolymer before mounting the crystals from the duration of the heat treatment;

Фиг. 2 – Изменение СВЧ–параметра (S21) потерь СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида с системой металлизации функционального слоя Cr-Cu-Ni перед монтажом кристаллов от продолжительности термической обработки;FIG. 2 - Change in the microwave parameter (S21) of losses of the microwave hybrid integrated circuit with multilevel commutation based on polypyromellitimide with a metallization system of the Cr-Cu-Ni functional layer before mounting the crystals from the duration of the heat treatment;

Фиг. 3 – Изменение СВЧ–параметра (S21) потерь СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида с системой металлизации функционального слоя

перед монтажом кристаллов от продолжительности термической обработки;FIG. 3 - Change of the microwave parameter (S21) of losses of the microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on polypyromellitimide with a functional layer metallization system

before mounting crystals on the duration of heat treatment;

Фиг. 4 – Блок–схема последовательности технологических операций, отражающая сущность изобретения;FIG. 4 - Block diagram of the sequence of technological operations, reflecting the essence of the invention;

Фиг. 5 – Температурно–временная зависимость стабилизирующей термообработки полученной СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе негативного фотополимера;FIG. 5 - Temperature-time dependence of the stabilizing heat treatment of the obtained microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on negative photopolymer;

Фиг. 6 – Температурно–временная зависимость стабилизирующей термообработки полученной СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида.FIG. 6 - Temperature-time dependence of the stabilizing heat treatment of the obtained microwave hybrid integrated circuit with multi-level switching based on polypyromellitimide.

Сущность заявленного способа изготовления СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика заключается в следующем. СВЧ–гибридная интегральная микросхема с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика состоит из N чередующихся слоев металлизации и органического диэлектрика. Проводящие слои выполнены из напыленного металла Cr-Cu-Cr, Сr-Сu-Ni или

толщиной от 3 до 10 мкм, на которых сформирован функциональный топологический рисунок структуры дорожек, и которые соединены между собой металлизированными переходными отверстиями. Диэлектрические слои со сформированным топологическим рисунком, включают в себя металлизированные отверстия и состоят из органического диэлектрика толщиной от 40 до 100 мкм. Топология платы служит для подведения информационных и управляющих сигналов к СВЧ–кристаллам, установленным на нее и отведения обработанной информации от кристаллов дальше по функциональному тракту. В связи с тем, что свойства СВЧ–сигналов очень сильно зависят от структуры проводящей области - имеет место изменение характеристик сигнала, связанное с температурно-временным воздействием на структуру «металл-диэлектрик». Заявленный способ направлен на устранение вышеуказанного температурно-временного воздействия.The essence of the claimed method of manufacturing a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric is as follows. A microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric consists of N alternating layers of metallization and an organic dielectric. The conductive layers are made of a sprayed metal Cr-Cu-Cr, Cr-Cu-Ni or

thickness from 3 to 10 microns, on which a functional topological pattern of the structure of the tracks is formed, and which are interconnected by metallized vias. The dielectric layers with the formed topological pattern include metallized holes and consist of an organic dielectric with a thickness of 40 to 100 microns. The board topology serves to summarize the information and control signals to the microwave crystals installed on it and to divert the processed information from the crystals further along the functional path. Due to the fact that the properties of microwave signals very much depend on the structure of the conducting region, there is a change in the characteristics of the signal due to the temperature-time effect on the metal-insulator structure. The claimed method is aimed at eliminating the above temperature-time effects.

Примером использования предлагаемого способа может служить стабилизация параметров структуры многослойной СВЧ–платы на основе полимерных диэлектрических слоев на подложке из нитрида алюминия или кремния. Структура многослойной СВЧ–платы состоит из жесткого основания (подложки), изготовленного из AlN–керамики или высокоомного кремния, толщиной 0,4-0,6 мм диаметром 76 мм с классом шероховатости поверхности не ниже 13 и комплексом чередующихся функциональных проводящих слоев и толстых полимерных диэлектрических слоев, толщиной 40-100 мкм. Подготовка поверхности AlN–основания перед напылением функционального металлического слоя состоит из комплекса последовательных процессов жидкостной химической (гидромеханическая обработка, обработка в хромовой смеси на основе серной кислоты, обработка в аммиачно–перекисном растворе) и плазмохимической обработки в кислородной плазме. Подготовка поверхности кремниевой пластины перед напылением функционального металлического слоя состоит из комплекса жидкостной химической обработки (гидромеханическая обработка, обработка в растворе Каро, обработка в аммиачно–перекисном растворе). Интервалы внутрикомплексного межоперационного простоя не должны превышать 30 минут. Формирование функциональных проводящих структур осуществляется методом магнетронного распыления тонких пленок. Процесс нанесения тонкопленочной проводящей структуры Cr–Cu–Ni производится за один цикл. Слой Cr в данной системе имеет назначение адгезионного подслоя в проводящей системе Cr–Cu–Ni. Толщина слоя Cu для проводящих слоев платы составляет от 3 мкм до 5 мкм. Защитный слой Ni в данной проводящей системе имеет толщину 0,3 мкм. Слой Au осаждается гальваническим методом. Получаемая топология сформирована с помощью фотолитографических процессов, включающих в себя для первого слоя металлической структуры нанесение позитивного фоторезиста центрифугированием, в то время как для последующих слоев проводящей структуры используется спреевое нанесение фоторезиста. После термообработки на пластине, с помощью соответствующего слою проводящей структуры фотошаблона методом экспонирования с зазором сформирована фоторезистивная маска (ФРМ). Металл, не закрытый ФРМ, удаляется методом жидкостного химического травления (ЖХТ). По окончании процесса ЖХТ, защитная ФРМ удаляется в органических растворителях (например, в ацетоне). В данной структуре диэлектрические слои (толщина одного слоя составляет от 40 до 100 мкм) реализуются формированием толстого полимерного покрытия из раствора. В данном примере толстым полимерным покрытием для формирования диэлектрического слоя платы является негативный фотополимер или нефоточувстительный полимер - полипиромеллитимид. Фоточувствительность полимера позволяет формировать топологию диэлектрического слоя экспонированием с зазором через фотошаблон с последующим проявлением и термообработкой, в то время как топологический рисунок диэлектрического слоя на основе нефоточувствительного полипиромеллитимида формируется с использованием напыленной металлической маски с последующим жидкостным химическим травлением. Подготовка поверхности перед нанесением полимерного покрытия представляет собой последовательность из операций химической обработки в органическом растворителе, плазмохимической обработки в кислородной плазме и термической обработки. Слой негативного фотополимера, толщиной 50 мкм получен дозированием раствора на подложку с последующим центрифугированием при 1400 об/мин в течение 1 минуты. Равномерность толстого диэлектрического слоя и необходимое качество поверхности полимерного покрытия достигается ограничением ускорения при центрифугировании. Предварительная термообработка проводилась в термошкафу при 120^оС в течение 40 минут. Экспонирование – в течение 23 секунд через фотошаблон под лампой широкого спектра. Постэкспозиционная обработка проводилась при температуре 100^ОС в течение 50 минут с последующим плавным охлаждением до комнатной температуры. Удаление непроэкспонированных областей топологии осуществлялось 4–6 минут в проявителе типа «Mr–Dev 600» с последующей обработкой в изопропиловом спирте и сушке воздухом. Задубливание проводили при температуре 150^оС в течение 3 часов. После получения многослойной структуры производили измерения СВЧ–параметров функциональных элементов. Стабилизация параметров полученной СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика на подложке из нитрида алюминия осуществлялась методом термической обработки в термошкафу при температуре ниже температуры деструкции органического диэлектрика на 10%. При этом нагрев был осуществлен при скорости не более 1 ^оС/мин и последующей выдержке в течение 12–15 часов. Остывание производили до комнатной температуры в объеме термошкафа. В случае с формированием слоя диэлектрика на основе полипиромеллитимида, толщина в 50 мкм получена дозированием раствора на подложку с последующим центрифугированием при 400 об/мин в течение 3 минуты. Равномерность толстого диэлектрического слоя и необходимое качество поверхности полимерного покрытия достигается ограничением ускорения при центрифугировании. Термообработка после нанесения проводится со ступенчатым нагревом и выдержкой при температуре на 20% ниже температуры имидизации в течение 1,5 часа, с последующим остыванием доя комнатной температуры в объеме шкафа. Затем производится формирование металлической маски Cr-Cu, где толщина Cu составляет 1 мкм, с помощью процессов вакуумного напыления и фотолитографических процессов. Методом жидкостного химического травления удаляется материал диэлектрика из незакрытых маской зон. Маска удаляется методом плазмохимического травления или жидкостного химического травления. Затем проводили измерения параметров уже после термической обработки. Для получения динамики изменения СВЧ–параметров функциональных элементов от времени термической обработки, изготовленную СВЧ–гибридную интегральную микросхему с многоуровневой коммутацией на основе негативного фотополимера подвергали термообработке циклами с выдержкой по 1 часу и аналогичными параметрами нагрева и охлаждения, а СВЧ–гибридную интегральную микросхему с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида подвергали термообработке циклами с выдержкой по 1 часу при температуре 200^оС, что демонстрируется на фиг.1 фиг.2 и фиг.3, где S(2,1) – величина прохождения сигнала в СВЧ–линии, а номер измерения – порядковый номер процесса термообработки. Измерения проводились с помощью векторного анализатора цепей ZVA40 фирмы Rohde&Schwarz. В процессе измерения с векторного анализатора подавали сигнал на тестовые СВЧ–линии разного вида (микрополосковые, симметричные, копланарные) и измеряли S–параметры. Далее набиралась статистика, которая представлена на графике. На фиг.1 видно, что при первых циклах обработки величина S(2,1) для СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе негативного фотополимера резко ухудшается, но после, в среднем, 8 циклов возвращается, минимум, в исходное состояние, либо слегка улучшается, относительно исходного. При этом график имеет примерно одинаковую форму в независимости от вида тестовых СВЧ–линий. На фиг.2 и фиг.3 видно, что после температурного воздействия величина S(2,1) стабильна. Для СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида независимо от материала металлизации нет температурной зависимости СВЧ-характеристик от времени и количества циклов нагревания и/или охлаждения.An example of using the proposed method can be stabilization of the structural parameters of a multilayer microwave board based on polymer dielectric layers on a substrate of aluminum or silicon nitride. The structure of a multilayer microwave board consists of a rigid base (substrate) made of AlN-ceramic or high-resistance silicon, 0.4-0.6 mm thick with a diameter of 76 mm, with a surface roughness class of at least 13 and a complex of alternating functional conductive layers and thick polymer dielectric layers, 40-100 microns thick. Preparation of the AlN base surface before spraying a functional metal layer consists of a series of successive liquid chemical processes (hydromechanical treatment, processing in a chromic mixture based on sulfuric acid, processing in an ammonia-peroxide solution) and plasma-chemical treatment in oxygen plasma. Preparation of a silicon wafer surface before spraying a functional metal layer consists of a complex of liquid chemical treatment (hydromechanical treatment, processing in Caro solution, processing in ammonia-peroxide solution). Interval interoperational downtime intervals should not exceed 30 minutes. The formation of functional conductive structures is carried out by the method of magnetron sputtering of thin films. The process of applying a thin-film conductive structure Cr – Cu – Ni is carried out in one cycle. The Cr layer in this system has the purpose of an adhesive sublayer in the Cr – Cu – Ni conducting system. The thickness of the Cu layer for the conductive layers of the board is from 3 μm to 5 μm. The Ni protective layer in this conductive system has a thickness of 0.3 μm. The Au layer is deposited by the galvanic method. The resulting topology is formed using photolithographic processes, which include applying a positive photoresist by centrifugation for the first layer of the metal structure, while spray coating of the photoresist is used for subsequent layers of the conducting structure. After heat treatment on the plate, a photoresistive mask (FRM) is formed using the appropriate layer of the conductive structure of the photomask by the exposure method with a gap. Metal that is not covered by the FRM is removed by liquid chemical etching (LCT). At the end of the LCT process, the protective PRM is removed in organic solvents (for example, in acetone). In this structure, dielectric layers (the thickness of one layer is from 40 to 100 μm) are realized by the formation of a thick polymer coating from a solution. In this example, a thick polymer coating for forming the dielectric layer of the board is a negative photopolymer or a non-photosensitive polymer - polypyromellitimide. The photosensitivity of the polymer allows the formation of the topology of the dielectric layer by exposure with a gap through the photo mask with subsequent development and heat treatment, while the topological pattern of the dielectric layer based on the photosensitive polypyromellitimide is formed using a sprayed metal mask followed by liquid chemical etching. The surface preparation before applying the polymer coating is a sequence of chemical treatment in an organic solvent, plasma-chemical treatment in oxygen plasma and heat treatment. A negative photopolymer layer, 50 μm thick, was obtained by dosing the solution on a substrate, followed by centrifugation at 1400 rpm for 1 minute. The uniformity of the thick dielectric layer and the required surface quality of the polymer coating is achieved by limiting the acceleration during centrifugation. Prebaking was carried out in an oven at ¹²⁰ ° C for 40 minutes. Exposure - for 23 seconds through a photomask under a wide spectrum lamp. Post-exposure treatment is conducted at a temperature of 100 ^° C ^for 50 minutes followed by gradual cooling to room temperature. Unexposed areas of the topology were removed for 4–6 minutes in a developer of the “Mr – Dev 600” type, followed by treatment in isopropyl alcohol and air drying. Mortice was carried out at a temperature of 150 ^about C for 3 hours. After obtaining the multilayer structure, the microwave parameters of the functional elements were measured. Parameters of the obtained microwave hybrid integrated circuit with multilevel commutation based on an organic dielectric on an aluminum nitride substrate were stabilized by heat treatment in a heating cabinet at a temperature lower than the temperature of destruction of the organic dielectric by 10%. In this case, heating was carried out at a speed of not more than 1 ^about C / min and subsequent exposure for 12-15 hours. Cooling was carried out to room temperature in the volume of the oven. In the case of the formation of a dielectric layer based on polypyromellitimide, a thickness of 50 μm was obtained by dosing the solution on a substrate, followed by centrifugation at 400 rpm for 3 minutes. The uniformity of the thick dielectric layer and the required surface quality of the polymer coating is achieved by limiting the acceleration during centrifugation. The heat treatment after application is carried out with stepwise heating and holding at a temperature of 20% below the imidization temperature for 1.5 hours, followed by cooling down to room temperature in the cabinet. Then, a Cr-Cu metal mask is formed, where the thickness of Cu is 1 μm, using vacuum deposition processes and photolithographic processes. The method of liquid chemical etching removes the material of the dielectric from the masked areas. The mask is removed by plasma chemical etching or liquid chemical etching. Then, measurements were made after heat treatment. To obtain the dynamics of the change in the microwave parameters of the functional elements from the time of heat treatment, the manufactured microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on a negative photopolymer was subjected to heat treatment with 1 hour exposure cycles and similar heating and cooling parameters, and the microwave hybrid integrated circuit with a multilevel switched based polypyromellitimides subjected to heat treatment cycles with an exposure of 1 hour at a temperature ^of 200 C, which is demonstrated on phi .1 2 and 3, where S (2,1) - the value of the signal in the microwave line, and measuring the number - number of the heat treatment process. Measurements were carried out using a Rohde & Schwarz ZVA40 vector network analyzer. In the process of measurement from a vector analyzer, a signal was applied to test microwave lines of various types (microstrip, symmetric, coplanar) and S – parameters were measured. Next, statistics were collected, which are presented on the graph. Figure 1 shows that in the first processing cycles, the value of S (2,1) for a microwave hybrid integrated circuit with multi-level switching based on a negative photopolymer deteriorates sharply, but after an average of 8 cycles, it returns, at least, to its original state, either improves slightly, relative to the original. Moreover, the graph has approximately the same shape, regardless of the type of test microwave lines. Figure 2 and figure 3 shows that after temperature exposure, the value of S (2,1) is stable. For a microwave hybrid integrated circuit with multilevel commutation based on polypyromellitimide, regardless of the metallization material, there is no temperature dependence of the microwave characteristics on the time and number of heating and / or cooling cycles.

На фиг. 5 изображена температурно–временная зависимость стабилизирующей термообработки, полученной СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе негативного фотополимера. Участок «AB» характеризует нагрев СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика, скорость которого не превышает 1 ^оС/мин. Участок «BC» показывает выдержку СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика при температуре на 10% ниже температуры его деструкции. Участок «СD» характеризует остывание СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика до исходной температуры.In FIG. Figure 5 shows the temperature-time dependence of the stabilizing heat treatment obtained by a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on a negative photopolymer. Section "AB" characterizes the heating of a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric, the speed of which does not exceed 1 ^o C / min. Section “BC” shows the exposure of a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric at a temperature 10% lower than the temperature of its destruction. The CD section characterizes the cooling of a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric to the initial temperature.

На фиг. 6 изображена температурно–временная зависимость стабилизирующей термообработки, полученной СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе полипиромеллитимида. Участок «AB» характеризует нагрев до температуры 90^оС в течение 3 часов. Участок «BC» - выдержку при данной температуре 1 час. Участок «CD» показывает нагрев с температуры 90^оС до температуры 150^оС в течение 3 часов, с последующей выдержкой (участок «DE») при этой температуре в течение 1 часа. Следующий участок «EF» характеризует собой 3х-часовой нагрев с температуры 150^оС до температуры 275^оС. После выдержки в течение 1,5 часов при температуре 275^оС (участок «FG») происходит остывание в объеме термошкафа до комнатной температуры (участок «GH»).In FIG. Figure 6 shows the temperature-time dependence of the stabilizing heat treatment obtained by a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on polypyromellitimide. Section "AB" characterizes heating to a temperature of 90 ^about C for 3 hours. Section "BC" - exposure at a given temperature for 1 hour. Plot «CD» shows a heating temperature ^of 90 C to 150 ^C for 3 hours, followed by exposure (area «DE») at the same temperature for 1 hour. Next plot «EF» describes a 3-hour heating to a temperature ^of 150 C to 275 ^C. After holding for 1.5 hours at a temperature of 275 ^{° C} ( «FG» portion) occurs in the cooling oven volume to room temperature ( plot "GH").

После проведения стабилизации параметров структуры многослойной СВЧ–платы на основе полимерных диэлектрических слоев с помощью термообработки производят поверхностный монтаж кристаллов и пассивных элементов на поверхность платы с осуществлением контакта посредством микросварки и пайки на контактные площадки СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией.After stabilization of the structural parameters of the multilayer microwave board based on polymer dielectric layers by means of heat treatment, surface mounting of crystals and passive elements on the surface of the board is carried out by contacting by microwelding and soldering to the contact pads of a microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching.

В процессе эксплуатации СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика из объема полимерных диэлектрических слоев выделяются низкомолекулярные летучие соединения, приводящие к ухудшению СВЧ-параметров функциональных элементов, из-за окислительно-восстановительных реакций с металлизацией, что и более интенсивно проявляется в изменении СВЧ характеристик при термообработке. Изменение СВЧ-характеристик функциональных элементов обусловлено протеканием процессов не только в металлизации СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика, но и на границе раздела металлизации с слоем органического диэлектрика, а также и в самом слое полимера. During operation of a microwave hybrid integrated circuit with a multilevel commutation based on an organic dielectric, low molecular weight volatile compounds are released from the volume of polymer dielectric layers, leading to a deterioration of the microwave parameters of functional elements due to redox reactions with metallization, which is more intense in change in microwave characteristics during heat treatment. The change in the microwave characteristics of the functional elements is due to the processes not only in the metallization of the microwave hybrid integrated circuit with multilevel switching based on an organic dielectric, but also at the interface between the metallization and the organic dielectric layer, as well as in the polymer layer itself.

Таким образом, в результате применения заявляемого способа изготовления СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика обеспечивается получение стабильных СВЧ–характеристик в многослойной плате на органическом диэлектрике в диапазоне частот от десятков мегагерц до десятков гигагерц и одновременно достигается температурная независимость СВЧ–характеристик многослойной СВЧ–гибридной интегральной микросхемы с многоуровневой коммутацией на основе органического диэлектрика в указанном диапазоне частот.Thus, as a result of the application of the inventive method for manufacturing a microwave hybrid integrated circuit with a multilevel switching based on an organic dielectric, stable microwave characteristics are obtained in a multilayer board on an organic dielectric in the frequency range from tens of megahertz to tens of gigahertz and at the same time the temperature independence of microwave characteristics is achieved multilayer microwave hybrid integrated circuit with multi-level switching based on organic dielectric ka in the specified frequency range.

Claims

1. A method of manufacturing a microwave hybrid integrated space microcircuit with multilevel switching, including sequential preparation of the substrate surface, the formation of the first functional metal layer with a topological pattern, the sequential execution of alternating layers of dielectric with metallized microholes and functional metal layers with a topological pattern, for which they are mounted crystals, characterized in that before the installation of crystals conduct thermal brabotku, and as interlayer dielectric, an organic polymer dielectric thickness of 40-100 microns.

2. A method of manufacturing a microwave hybrid integrated circuit according to claim 1, characterized in that polypyromellitimide is used as an organic polymer dielectric.

3. A method of manufacturing a microwave hybrid integrated circuit according to claim 2, characterized in that the heat treatment before installing the crystals is carried out by step heating at a speed of not more than 1 ° C / min for 9-11 hours, and exposure is performed for at least 1, 5 hours at a temperature of 20% below the imidization temperature, and cooling is carried out to room temperature.

4. A method of manufacturing a microwave hybrid integrated circuit according to claim 1, characterized in that a negative photopolymer is used as an organic polymer dielectric.

5. A method of manufacturing a microwave hybrid integrated circuit according to claim 4, characterized in that the heat treatment before installing the crystals is carried out at a speed of not more than 1 ° C / min, exposure at a temperature of 10% below the temperature of the destruction of the organic dielectric is carried out for 12– 15 hours, cooling to room temperature.