Технология изготовления микросхем

АННОТАЦИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО КУРСУ

"КОНСТРУИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ МИ И МС"

Автор : Олейников ПС-466

При выполнении курсового проекта были получены как теоретические на-

выки ( в I семестре 1996 года), так и практические ( во II семестре

1997 года).

Изучили собственно разработанный технологический процесс на практике

в лаборатораных словиях от начала до конца, именно :

1. Расчет элементов гибридной ИМС.

2. Разработка топологии гибридной ИМС.

При разработке топологии учитывают особенности тонкопленочной техно-

логии, конструктивные и технологические ограничения.

Разработанная топология должна :

- cоответсвовать принципиальной электрической схеме;

- yдовлетворять всем предъявленным конструктивным требованиям;

- быть составлена таким образом, чтобы для изготовления микросхемы

требовалась наиболее простая и дешевая технология;

- oбеспечить заданный тепловой режимы и возможность проверки элементов в процессе изготовления;

3. Составление таблицы координата пленочных элементова ГИС,

( и введение в компьютер).

4. Создание фотооригинаов с помощью координатографа.

(5. Создание фотошаблонов (в НИИ). )

6. Напыление подложки с помощью становки вакуумного напыления.

На плату первоначально напыляется сплошная пленка резистивного мате-

риала, поверх нее сплошная пленка проводникового матeриала. Затем

наносится фоторезист, который экспонируется через фотошаблон, проявля-

ется и задубливается. Череза окна в фоторезисте травителем даляются

участки одновременно проводниковой и резистивной пленки там, где в со-

ответствии с топологическим чертежом поверхность платы остается свобо-

дной.

Далее проводится вторая фотолитография, в результате которой селек-

тивным травителем с поверхности резистивной пленки удаляется проводни-

ковая пленка в тех местах, где должны быть резисторы.

Резистивные пленки играют роль подслоя для лучшения адгезии токоп-

роводящих пленок к плате.

Диэлектрики пленочного конденсатора напыляются и проводниковая плен-

ка верхней обкладки напыляются через маски. Это объясняется отсутстви-

ема надежных селективных травителей, которые воздействовали бы только

на диэлектрические пленки, не повреждая нижележащие проводниковые.

7. Создание масок для диэлектрического слоя и слоя верхней обкладки

конденсатора.

8. Двойная фотолитография резистивного слоя и слоя нижней обкладки

конденсатора.

9. Напыление с помощью масок остальных слоев (кроме защитного).

10. Нанесение защитного слоя с помощью фотолитографии.

Эти основные 10 операций были спешно освоены при проведении практи-

ческой части курсового проекта.

Задачи и цели курсового проекта выполнены :

Задачей курсового проекта являлась разработка конструкции ИМС в соо-

тветствии ас заданной в техническом задании принципиальной электричес-

кой схемой и схемы технологического процесса сборки данной микросхемы.

Целью работы над курсовым проектом являлось приобретение практичес-

ких навыков решения инженерной задачи создания конкретного микроэлект-

ронного изделия, а также закрепление, глубление и обобщение теорети-

ческих знаний, приобретенных на предыдущих этапах обучения. (В допол-

нение в конце курсового проекта приведена схема выбранного технологи-

ческого процесса.)

Подводя итоги проделанной работы, важно отметить, что конструкция

данной микросхемы была разработана по материалам, предложенным в мето-

дической литературе по курсовому проектированию.

Примененые конструктивно-технологические решения должны, н наш

взгляд обеспечить необходимые электро-технические параметры пленок.

- 1 -

СОДЕРЖАНИЕ: стр.

Задание на курсовой проект и исходные данные к проекту............1а

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАHOВКА ЗАДАЧИ......................................2

АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ............................2

ВЫБРа МАТЕРИАЛОВ

Подложки ГИС и ее размеры.......................................3

Пленочные элементы : резисторы и конденсаторы...................4

Проводники и контактные площадки................................4

Выбор навесных элементов для ГИС................................5

Kраткие характеристики основных методов формирования

конфигураций элементов тонкопленочных ГИС........................5

РАСЧЁТ РЕЗИСТОРОВ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ.............................6

РАСЧЁТ СОПРОТИВЛЕНИЙ КОНТАКТНЫХ ПЕРЕХОДОВ ТИПА

"РЕЗИСТОР - ПРОВОДНИК"............................................10

РАСЧЕТ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ...............................11

РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ ИМС..........................................13

Топологические расчеты..........................................13

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕСА....................................16

ГРАФИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ (СПИСОК СХЕМ, ЧЕРТЕЖЕЙ И Т.П.)

Маршрутные карты технологического процесса......................П1

Схема электрическая принципиальная..............................П2

Расчеты резисторов..............................................П3

Расчеты конденсаторов...........................................П4

Топологические чертежи слоев....................................П5

Чертеж совмещённой топологии....................................П6

Сборочный чертёж микросхемы.....................................П7

Чертёж платы....................................................П8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................21

- 2 -

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНOВКА ЗАДАЧИ

Интегральная микросхема (ИМС) - это конструктивно законченое изделие

электронной техники, выполняющее определенную функцию преобразования и

содержащееа совокупность электрически связанных между собой электрора-

диоэлементов (ЭРЭ), изготовленных в едином технологическом цикле. Ра-

зличают полупроводниковые и пленочные ИМС.

- Полупроводниковая ИМС - та микросхема, все элементы и межэлементные

соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

- Пленочная ИМС - та микросхема, все элементы и межэлементные которой

выполнены в виде пленок.

Гибридная ИМС содержит, кроме пленочных элементов,также компоненты.

Ва зависимостиа от толщины пленок и способа их получения пленочные и

гибридные микросхемы подразделяют на тонко- и толстопленочные.

- Тонкопленочная ИМС - интегральная микросхема с толщиной пленок до 1

мкм, элементы которой изготавливаются преимущественно методами вакуум-

ного распыления и осаждения.

- Толстопленочная ИСа - интегральная микросхем с толщинойа пленок

10-70 мкм, элементы которой изготавливаются методами фарентной печати

(сеткография).

Ва нашем случае мы будем изготавливать гибридную тонкопленочную ИМС,

така кака последняя представляет собой комбинацию пленочных пассивных

элементова ЭРЭ (резисторы, конденсаторы) с миниатюрными бескорпусными

дискретными активными приборами (транзисторы и т.п.)

Краткая классификация ИМС представлена на рис. 1 а[3]

┌────────────────────────┐

│ Интегральные микросхемы│

└────────────┬───────────┘

┌──────────────────┬──┬┴────────┬─────┬────────┐

│Полупроводниковые │Гибридные│ │ Прочие │

└─┬────────────────┘а └─────────┘ └────┬───┘

┌─────────┴─┐ ┌─────────┬───────┬─────────┬┴─┬────────────┐

│Совмещенные│---------│Пленочные│ │Вакуумные │Керамические│

└───────────┘ └─────────┘ └─────────┘а └────────────┘

рис. 1

Элементы ИМС располагаются на небольшой площади плотно друг к другу

и формируются одновременно. Это обуславливает малый технологический

разброса их параметров. При разработке ИМС стремятся выбрать схемное

решение с минимальным количеством пасствных элементов, так как резис-

торы и конденсаторы занимают значительную площадь платы ИМС. К тому же

технологмческие возможности создания этих элементов с достаточной точ-

ностью номиналов ограничены.

АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Микросхема КУС26А обладает широкими функциональными возможностями.

Она может быть использована как дифференциальный усилитель, широкопо-

лосныйа силитель с эмиттерным повторителем и т.п. Напряжение питания

12.6а В +/-а 10%, потребляемая мощность не более 23мВт. ИМС КУС26А

предназначен для использования в коротковолновой и льтракоротковол-

новой радиоппаратуре на частотах до 200 Гц.

Срок службы.........................................15 ч

Максимальная рабочая температура....................120 С

- 3 -

Анализируя схему электрическую принципиальную, можно тверждать, что

данная ИМС является микросхемой 2-й степени интеграции. При ее произ-

водстве можно использовать различные методы формирования элементов. В

случае массового производства лучше применить фотолитографический ме-

тод. При серийном и мелкосерийном производстве больше подходит масоч-

ный метод [1]. Для прощения технологического процесса мы будем приме-

нять комбинированный метод:а резисторы и проводники изготовим двойной

фотолитографией, конденсаторы - методом свободной маски.

Задачи и цели курсового проекта :

Задачей курсового проекта является разработка конструкции ИМС в соо-

тветствии с заданной в техническом задании принципиальной электричес-

кой схемой и схемы технологического процесса сборки данной микросхемы.

Целью работы над курсовым проектом является приобретение практичес-

ких навыков решения инженерной задачи создания конкретного микроэлект-

ронного изделия, а также закрепление, глубление и обобщение теорети-

ческих знаний, приобретенных на предыдущих этапах обучения. (В допол-

нение в конце курсового проекта приведена схема выбранного технологи-

ческого процесса.)

ВЫБРа МАТЕРИАЛОВ

Подложки ГИС и ее размеры [2]

*************************

Подложки в ГИС служат диэлектрическим и механическим основанием для

расположения активных и пассивных элементов, также пленочных и наве-

сныха элементов . Подложка изолирует отдельныеэлементы ГИС и является

теплоотводныма элементома конструкции. Поэтому подложка должна иметь

гладкую и плоскую поверхность, высокое объемное сопротивление, химиче-

скую инертность к нанесенным пленкам, высокую электрическую и механи-

ческую прочность, высокую рабочую температуру и небольшую стоимость.

Выбор того или иного материала зависит от наличия. Мы в качестве по-

дложки будем использовать либо СИТАЛЛ, либо ПОЛИКОР. Это наиболее де-

шевые материалы, коме того, они имеют наименьший коэффициент линей-

ного расширения, что может определять стабильность параметров ГИС. СИ-

ТАЛЛЫ представляют собой аморфно-кристаллические стекла. Они допускают

обработкуа поверхности до высокого класса чистоты, обладают высокой

механическойа прочностью и довлетворительной теплопроводностью. Эти

материалы используются в основном в маломощных ГИС, так как имеют ма-

лую теплопроводность.

Габаритные размеры подложек стандартизированы. Размеры подложек из

ситалла и поликора преимущественно 48 х 60 мм, толщина 0.5-0.6 мм.

Платы тонкопленочных ГИС должны быть дешевыми, иметь высокую2 меха-

ническую прочность, теплопроводность, термостойкость и химическую сто-

йкость.

Высокая механическая прочность керамики позволяет использовать плату

в качестве детали корпуса с отверстиями, пазами, а высокая теплопрово-

дность дает возможность изготовлять мощные микросхемы.

Самую высокую теплопроводность имеет бериллиевая керамика, но в мас-

совома производстве ее не используют из-за высокой токсичности окиси

бериллия. Керамику типа "поликор" и "ситалл"а применяют для создания

многослойных тонкопленочных ИМС.

Точность изготовления пассивной части микросхемы в значительной мере

зависита от плоскотности и шероховатости платы. Максимальная кривизна

поверхности (макронеровность) не должна превышать 4 мкм на 1 мм. Шеро-

ховатость (микронеровность)а рабочей поверхности платы должна быть не

ниже 8-го класса (высота неровностей 0,32-0,63 мкм). Более высокая чи-

стот обработки поверхности платы, так как агдезия толстых пленок к

шероховатой поверхности лучше, влияние микронеровностей мало сказы-

вается на свойствах пленок толщиной 10-70 мкм.

- 4 -

Размеры плат определяются конкретной конструкцией корпуса. Толщина

плата 0,6-1,0а мм. Са четома выбранного металлостеклянного корпуса

1206(153.15-1) и топологических расчетов размер платы будет 16,0 х 15,0

мм.

Пленочные элементы : резисторы и конденсаторы [2]

*********************************************

Тонкопленочные РЕЗИСТОРЫ являются наиболее распространенными элемен-

тами ИМС и могут быть изготовлены из разных материалов:а из металлов и

их сплавов, из смесей металлов и полупроводников, из смесей металлов и

диэлектрическиха материалова. Чащеа всего используется ХРМа ГОСТ

5905-67, имеющийа сопротивление квадрата пленки от 200 до 600 Ом/■ и

обладающий мощностью рассеяния около 10 мВт/мм^2. При этом он довольно

стабилена во времени. Тонкопленочные резисторы располагают на гладкой

поверхности защитного диэлектрика, не содержащей ступенек. Основными

параметрамиа резистивныха материалова являются удельное сопротивление

квадрата резистивной пленки, температурный коэффициент сопротивления

и допустивная мощность рассеяния.

Наилучшима материалома для обкладок КОНДЕНСАТОРОВ является алюминий,

который, однако имеет плохую адгезию к подложке. Обкладки конденсато-

ров должны иметь высокую проводимость, коррозионную стойкость, техно-

логическую совместимость с материалом подложки и диэлектрика конденса-

тора:а ТКЛР, близкие к ТКЛР подложки и диэлектрика, хорошую адгезию к

подложке и диэлектрику, высокую механическую прочность.

Материал диэлектрика должен иметь хорошую адгезию к подложке и мате-

риалу обкладок, обладать высокой электрической прочностью и малыми по-

терями, иметь высокую диэлектрическую проницаемость и минимальную гиг-

роскопичность, не разлагаться в процессе формирования пленок. При из-

готовлении пленочныха конденсаторов рекомендуется применять моноокись

кремния или моноокись германия, как наиболее технологичные. Для созда-

ния ГИС неоходимы резистивные пленки с дельным поверхностным сопроти-

влениема Psа (ro)а ота десяткова до десятков тысяч ом на квадрат. Чем

меньше толщтна пленок, тем выше Рs.

Проводники и контактные площадки [2]

********************************

ПРОВОДНИКИ. Элементы ИСа электрически соединены между собой с по-

мощью алюминиевой разводки толщиной до 0.8 мкм.

КОНТАКТНЫЕ ПЛОЩАДКИ. Контактные площадки (КП), располагаемые обычно

по периферии полупроводникового кристалла, служат для создания полуп-

роводниковой схемы с выводами с помощью золотых или алюминиевых прово-

лочека (методома термокомпрессии). Для КП используют тот же материал,

что и для создания разводки (обычно алюминий).

Проводники и контактные площадки должны иметь малое удельное сопро-

тивление, хорошую адгезию к подложке высокую коррозионную стойкость.

Для изготовления проводникова и контактныха площадока могут быть ис-

пользованы различные металлы, отличающиеся друг от друга по величине

электропроводности и по прочности сцепления с подложкой. Первоначально

н подложку наносится пленка материала, имеющего хорошую адгезию к

подложке (нихром или титан), затем - материал с высокой дельной про-

водимостью (алюминий, медь и др.), после чего - пленка из материала,

обеспечивающего словия для припайки или приварки проволочных или дру-

гих выводов, а также защиту проводниковой дорожки от внешних воздейс-

твий.

Металлы, обладающие высокой электропроводностью, имеют, как прави-

ло, неудовлетворительную прочность сцепления с подложкой. И лишь АЛЮ-

МИНЙа используется без подслоя в качестве материала для проводников и

контактных площадок. Остальные металлы применяют с подслоем для повы-

шения адгезии проводников к подложке.

- 5 -

Выбор навесных элементов для ГИС [2]

********************************

Использование навесных элементов в ГИС чаще определяется соображени-

ями экономии места на плате или связано с трудностями обеспечения тре-

буемых точностных характеристик пленочных элементов. В нашем случае в

качестве навесныха элементов ГИС применяем бескорпусные транзисторы.В

гибридныха пленочныха микросхемах широко применяют в качестве навесных

элементов миниатюрные полупроводниковые приборы:транзисторы, диоды, и

т.д.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к этим компонентам ГИС, яв-

ляются малые габариты и вес. Недостатком приборов с гибкими выводами

является трудность автоматизации процессов их сборки и монтажа в кор-

пусе ГИС. Применение приборов с шариковыми выводами затрудняет конт-

роль процеса сборки. Приборы с балочными выводами дороги, но позволяют

втоматизировать сборку, величивать плотность монтажа.

Kраткие характеристики основных методов формирования

конфигураций элементов тонкопленочных ГИС [1]

*****************************************************

Для формирования конфигураций проводящего, резистовного и диэлектри-

ческого слоев используют различные методы:

1. Масочныйа - соответствующие материалы напыляют на подложку через

съемные маски

2. Фотолитографический - пленку наносят на всю поверхность подложки, а

затем вытравливают с определенных частков

3. Электроннолучевойа - некоторые частки пленки даляют по заданной

программе с подложки испарением под воздействием электронного луча.

4. Лазерный - аналогичен электроннолучевому, только вместо электроного

применяют луч лазера.

Наибольшее распространение получили два первых способа, а также их

комбинации.

МАСОЧНЫЙ МЕТОД.(кратко)

Последовательность напыления для масочного метода:

1. Резисторов;

2. Проводников и контактных площадок;

3. Межслойной изоляции;

4. Проводников;

5. Нижних обкладок конденсаторов;

6. Диэлектрика;

7. Верхних обкладок конденсаторов;

8. Защитного слоя;

(При отсутствии конденсаторов исключаются операции 5-7, при отсутс-

твии пересечений - операций 3,4)

ФОТОЛИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД. При этом методе используют два варианта

технологии.

Первый вариант :

1. Напыление материала резистивной пленки;

2. Напыление материала проводящей пленки;

3. Фотолитография проводящего слоя;

4. Фотолитография резистивного слоя;

5. Нанесение защитного слоя;

Второй вариант :

1. Напыление материала резистивной пленки;

2. Напыление материала проводящей пленки;

3. Фотолитография проводящего и резистивного слоев;

4. Фотолитография проводящего слоя;

5. Нанесение защитного слоя;

- 6 -

КОМБИНИРОВАННЫЙ МАСОЧНЫЙ И ФОТОЛИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ.

При этом методе также используют два варианта технологии.

Первый вариант :

1. Напыление резисторов через маску;

2. Напыление проводящей пленки на резистивную;

3. Фотолитография проводящего слоя;

4. Поочередное напыление через маску нижних обкладок, диэлектрика и

верхних обкладок конденсаторов;

5. Нанеснение защитного слоя;

Второй вариант :

1. Напыление резистивной пленки;

2. Напыление проводящей пленки на резистивную;

3. Фотолитография проводящего и резистивного слоев;

3. Фотолитография проводящего слоя, напыление через маску нижних

обкладок,диэлектрика и верхних обкладок конденсаторов;

4. Нанеснение защитного слоя;

Подробнее рассмотреть этапы метода ФОТОЛИТОГРАФИИ - см. СХЕМА ВЫБ-

РАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕСА.

РАСЧЕТ РЕЗИСТОРОВ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ

Как было же сказано выше, изготовление пленочных резисторов и про-

водников будет осуществляться в два этапа:а напыление пленок необходи-

мых материалов, а затем будет произведено двойное селективное травле-

ние. Ниже представлены основные технологические параметры этих процес-

сов, дельное сопротивление контакта (Rкп) взято из словия, что про-

цесс напыления пленок происходит без разгерметизации рабочей камеры.

Погрешность ширины резистора дb........................0.01 мм

Погрешность длины резистора дl.........................0.01 мм

Погрешность р■.........................................2.5 %

дельное сопротивление контакта, Rкп...................0.2 Ом ммд

Погрешность совмещения (дельта совм)...................0.1 мм

Минимальная допустимая длина резистора lmin............0.1 мм

Минимальная допустимая ширина резистора bmin...........0.1 мм

Характеристика материала:

ХРОМ.

Сопротивление р■.......................................500 Ом/■

Температурный коэфф. сопротивления,ТКС................6.10-5 Ом/ С

Погрешность старения, ст...............................0.1 %/час

Исходнми данными для расчета пленочных резисторов служат номинальное

сопротивление R, рассеиваемая мощность Р, допустимая погрешность соп-

ротивления Vr. ( В качестве дополнительных ограничений могут быть за-

даны рабочее напряжение Uраб, частота fраб и др.

Вообще, расчета резистора начинают с выбора резистивного материала.

При этом необходимо учитывать, что коэффициент формы тонкопленочного

резистор прямоугольной конфигурации должен находиться в пределах

0.1< kф < 100. Причем это по методу фотолитографии. Необходимо также

учитывать, что при расчете группы тонкопленочных резисторов, входящих

ва состава однойа ИМС и располагаемых на одной плате, крайне нежела-

тельно одинаковую толщину пленочных резисторов.

- 7 -

Для нашего варианта исходные данные представлены в таблице.1

Tаблица.1

┌──┬───────┬────────┬──────────────┐а также :

│No│Номинал│ Допуск │ Рассеиваемая │ - максимальная рабочая темпе│ R,Ома │ +/- %а │ мощность ратура Тmax = +60...+120а С,

├──┼───────┼────────┼──────────────┤ - длительность работы микрос-

│1 100а │+/- 14а │ 1*10^-14 хемы t = 12... 15 ч,

│2 100а │+/- 14а │ 1*10^-14 │ - массовое производство,

│3 1200 │+/- 20а 0.3 │ - шаг координатной сетки 0.01

│4 │ 3 │+/- 14а а 3 мм (в зависимости от координато-

│5 │ 11 │+/- 20а а 3 графа)

│6 4300 │+/- 20а 8 │ -а температурныйа коэффициент

│7 │ 24 │+/- 20а а 2 сопротивления RT,

│8 │ 11 │+/- 20а а 1 │ -а относительная погрешность

│9 4300 │+/- 20а 21 старения на заданное число ча-

└──┴───────┴────────┴──────────────┘а сов Vст.

Примечание :

Все расчеты были проведены на компьютере с использованием программ-

ного пакета "MathCAD 2.0 ver." по методике, указанной в [2].

Результаты расчетов казаны ниже, также в приложении.

Итак,

1. Определяем удельное (оптимальное) сопротивление р■:

n

Ri

i=1

р■ = --------, где n - общее количество резисторов,

n 1

----

i=1а Ri

Для нашего варианта резистивный материал - ХРОМ, для которого р■ от

50.... 600 Ом. Поэтому дальнейший расчет будем производить для р■ =

= 500 Ом/■.

2. Коэффициент формы каждого резистора:

Кф = R / p■,

Если коэффициенты формы разные, то есть их значения от < 1 до >10.

это значит, что у резисторов :

┌───┐ ┌───┐

─┼───┼─ -│--- | l |

│ | а │ | │ ┌───┐ ┌───┐

│ | а │ | │ ─┼────────────┼─а │-│ | а │ | b │ | │ │ | │ b

│ | а │ | │ ─┼────────────┼─а │-│ | а │ | │ └───┘ └───┘

─┼───┼─ -│--- (Б)

└───┘ l └───┘

(А)

- 8 | L |

| ┌───┐

| ┌────────────┐ ┌───────┼─ -│---| │ +--------+ │ │ +-----│-| │

| │ | ┌────┐ | │ │ | ┌───┼─а │

| │ | │ aа │ | │ │ | └───┘

| │ | │ │ | │ │ | │ B

┌───┐ │ | │ │ | │ │ | │ lcp

─┼───┘ | │ │ | └---─┘ | │

│ |-│-----+ │ │ +-- b ---+ │

─┼───────┘ └────---─────┘------------

└───┘ (В)

рис.2

-а R1 и R2 (Кф < 1) -а длина l < ширины b, (рис.2 (А))

-а R3, R6 и R9 (1 < Кф < 10) - длина l > ширины b, (рис.2 (Б))

-а R4, R5, R7 и R8 (Кф > 10) - форма меандра (змейка), (рис.2 (В))

3. Относительное изменение сопротивления при наибольшей рабочей температуре:

Vт = a RT ( Tmax - 20 ) 100%,

4. Максимально допустимое значение относительной погрешности коэффициента формы резистора:

Vк.ф.доп = Vr - Vp■ - Vт - Vст - Vкп, - где

Vr - допуск,

Vp■а - относительная погрешность воспроизведения величины дельного

поверхностного сопротивления (в зависимости от выбранного техпроцес-

са),

Vкп = 2 Rкп / R , задается при расчетах 2...3 %.

5. Одина иза минимальных размеров каждого резистора ( для различных

коэффициентов формы - по-разному ), исходя из полученного значения Vк.ф.доп:

Найдема для R1 и R2 (Кф < 1), (длина l < ширины b), (рис.2 (А))

b +а l/Kф

bmin [V] = -----------,

Vк.ф.доп

Найдем размеры для R3, R6 и R9 (1 < Кф < 10)(длина l > ширины b),

(рис.2 (Б))

l +а b/Kф

lmin [V] = -----------,

Vк.ф.доп

Найдем геометрические размеры для R4, R5, R7 и R8 (Кф > 10)

(форма меандра), (рис.2 (В))

6. Одина иза минимальных размеров каждого резистора ( для различных

коэффициентов формы - по-разному ), исходя из допустимой рассеиваемой мощности Р:

При Кф > 1 :

P

bmin [P] =а ------, где Р0 - дельная рассеиваемая мощность.

P0 + Kф

- 9 При Кф < 1 :

P + Kф

bmin [P] =а ------, где Р0 - дельная рассеиваемая мощность.

P0

7. Определяем один из минимальных размеров:

bmin = max { bmin [V], bmin [P], bmin [m] }, или

lmin = max { lmin [V], lmin [P], lmin [m] },

гдеа bmin [m], lmin [m] - минимально допустимые размеры элемента,

обусловленные технологическим процессом.

8. Полученные значения bmin (lmin) округляем до ближайшего большего

размера, кратного шагу координатной сетки, равному 0.01 мм.

9. Определяем второй размер резистора:

l = bо Kф , илиа b = lо Kф.

10. Округляема полученные величины до ближайшего большего значения,

кратного шагу координатной сетки и определяем площадь, занимаемую резистором:

S = lo bo,

где bo, lo - округленные значения длины и ширины резистора.

11. Проверочный расчет резистора:

При Кф > 1: При Кф > 1:

дb дl + дlo дl дb + дbo

Vкф [o] = ----а +а -------а, и Vкф [o] = ----а +а ------bo lo lo bo

дlo = lo - lmin, дbo = bo - bmin ,

Vr = Vкф [o] + Vp■ + Vт + Vст + Vкп,

после чего сравниваем полученное значение с заданной погрешностью на

резистор.

Расчет резисторов типа "меандр" [2]

*******************************

1. Минимальная резистора типа "меандр" определяется аналогично методике, изложенной выше.

2. Определяем длину средней линии:

R

lcp = ---- b,

p■

3. Задаем величину исходя из конструктивных соображений, (например

b < a < 2b). Мы возьмем = 1.5b.

4. Чиcло звеньев определяем по формуле и округляем.

aд lcp a n* > n ---а L > B

n* =а --------а + --------а -а -------- n < n* ---а L < B

4(a + b)д 2(a + b) 2(a + b)

5. Определяем остальные размеры резистора (габариты L - длина и B ширина):

lcp

L = n (a+b), B = ----- - a.

n

6. Площадь, занимаемая резистором: S = L B.

- 10 -

Результаты расчетов для каждого резистора показаны в таблице. 2.1

Таблица 2.1

┌───┬──────┬──────┬───────┬─────┬───────┬──────┬──────┐

│R i│Номин.│Допуск│Погреш.│ Кфа b,мм│l, lcp│S, ммд│

│ ОМ │ +/- %│ +/- % │ │ ширина│ длина│площа │

├───┼──────┼──────┼───────┼─────┼───────┼──────┼──────┤

│1а │100 │ 14 │13.6756│ 0.2 1.5а 0.3 │ 0.45 │

│2а │100 │ 14 │13.6756│ 0.2 1.5а 0.3 │ 0.45 │

│3а │1200а │ 20 │19.5797│ 2.4 0.6а 1.44│ 0.861│

│4а │4300а │ 14 │12.2415│ 60а 0.1а 6 │ 1.381│

│5а │4300а │ 20 │18.7825│ 22а 0.25 5.5 │ 3.011│

│6а │11 │ 20 │17.3526│ 8.6 0.25 2.15│ 0.538│

│7а │11 │ 20 │16.2415│ 48а 0.3а 14.4│ 9.851│

│8а │24 │ 20 │18.7825│ 22а 0.25 5.5 │ 3.011│

│9а │3 │ 14 │13.3658│ 8.6 0.5а 4.3 │ 2.15 │

└───┴──────┴──────┴───────┴─────┴───────┴──────┴──────┘

Расчеты для меандров сведены в таблицу 2.2 Таблица 2.2

┌───┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────────────────────────┬────┐

│R i│Номин. b,мм│l, lcp│S, ммд│Для меандров R4,R5,R7 и R8│ bк │

│ ОМ │ширина│ длина│площа │ a, мма │ B, мм │ L, мм │ мм │

├───┼──────┼──────┼──────┼──────┼────────┼────────┼────────┼────┤

│4а │4300а │ 0.1а 6 │ 1.381│ 0.15 │ 1.739а │ 0.794а │0.14│

│5а │4300а │ 0.25 5.5 │ 3.011│ 0.375а │ 2.649а │ 1.137а │0.24│

│7а │11 │ 0.3а 14.4│ 9.851│ 0.45 │ 4.669а │ 2.11 │0.34│

│8а │24 │ 0.25 5.5 │ 3.011│ 0.375а │ 2.649а │ 1.137а │0.24│

└───┴──────┴──────┴──────┴──────┴────────┴────────┴────────┴────┘

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЙ КОНТАКТНЫХ ПЕРЕХОДОВ

ТИП "РЕЗИСТОР - ПРОВОДНИК"

При расчете необходимо найти минимально возможное значение сопротив-

ления контактного перехода Rк.min при известных значениях ширины рези-

стора b, дельного поверхностного сопротивления ро и дельного сопро-

тивления контактного перехода рк. После чего сравнить его с допустимым

значением Rк.доп и вычислить lк и bкп (см.рис.3).

┌───────┐----

+────────┼──+ │

| | │

| b │lк| а bкпа -а ширина контактного перехода

| | │ lк - длина контактного перехода

+────────┼──+ │

└───────┘----

рис.3

1. Определяем допустимое значение контактного перехода :

Vкп R

Rк.доп = ------, где -

2

Vкп - погрешность резистора, обусловленная наличием сопротивления

контактного перехода.

R - номинальное значение сопротивления резистора.

2. Расчитываема минимально возможное значение сопротивления контактного

перехода:

р■ рк

Rк.min = -------,

b

- 11 -

3. Если Rк.доп >= 1.1Rк.min, то находятся геометрические размеры кон-

тактного перехода.

рк

lк >= 1.5 ----а +2( l +а y)

р■

bкп >= b + 2( b + y),

где р■ - удельное сопротивление резистивной пленки.

рк - дельное сопротивление контактного перехода (от 0.05...0.25

Ом мм )

l, b - погрешности воспроизведения длины и ширины контуров резистора и контактных площадок

y - погрешность совмещения контуров элементов.

lк для всех элементов = 0.1 мм

Результаты всех расчетов ( то есть все геометрические размеры) све-

дены в таблицу. 3

Таблица 3

┌───┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────────────────────────┬────┐

│R i│Номин. b,мм│l, lcp│S, мм │Для меандров R4,R5,R7 и R8│ bк │

│ ОМ │ширина│ длина│площа │ a, мма │ B, мм │ L, мм │ мм │

├───┼──────┼──────┼──────┼──────┼────────┼────────┼────────┼────┤

│1а │100 │ 1.5а 0.3 │ 0.45 │ │ │ │1.54│

│2а │100 │ 1.5а 0.3 │ 0.45 │ │ │ │1.54│

│3а │1200а │ 0.6а 1.44│ 0.861│ │ │ │0.64│

│4а │4300а │ 0.1а 6 │ 1.381│ 0.15 │ 1.739а │ 0.794а │0.14│

│5а │4300а │ 0.25 5.5 │ 3.011│ 0.375а │ 2.649а │ 1.137а │0.24│

│6а │11 │ 0.25 2.15│ 0.538│ │ │ │0.29│

│7а │11 │ 0.3а 14.4│ 9.851│ 0.45 │ 4.669а │ 2.11 │0.34│

│8а │24 │ 0.25 5.5 │ 3.011│ 0.375а │ 2.649а │ 1.137а │0.24│

│9а │3 │ 0.5а 4.3 │ 2.15 │ │ │ │0.54│

└───┴──────┴──────┴──────┴──────┴────────┴────────┴────────┴────┘

РАСЧЕТ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

В отличие от резисторов, процесс формирования конфигурации пленоч-

ныха конденсаторова будета произведен за один технологический цикл, в

следствие использования метода свободной маски (напыление и формирова-

ние конфигурации происходит одновременно). Данные, необходимые для ра-

счета конденсаторов даны ниже.

Номинальное значение емкости конденсатора С, п..........370 п

Допустимая относительная погрешность емкости.............ё 14 %

Погрешность воспроизведения линейных размеров дb дl.......0.01 мм

Погрешность воспроизведения дельной емкости Vс...........5 %

Погрешность совмещения д совм............................0.1 мм

Рабочее напряжение на конденсаторе Up.....................6.3 В

Коэффициент запаса по напряжению К........................3

Максимальная рабочая температура Тmax.....................120 С

Срок службы t.............................................15 ч

Характеристика материала диэлектрика

Моноокись кремния:

Относительная диэлектрическая проницаемость e.............5.5

Tангенс гла диэлектрических потерь tgб...................0.015

Электрическая прочность Епр...............................250 В/мкм

Температурный коэфф. емкости ТКЕ,.........................2.10-4 С-1

Погрешность старения Vст..................................0.09 %/ч

- 12 -

Емкость тонкопленочных конденсаторов определяются площадью перекры-

тия его обкладока (активной площадью или площадью верхней обкладки),

(рис.4). Потери в обкладках зависят от расположения выводов нижней и

верхней обкладок по отношению друг к другу. Возьмем двустороннее рас-

положение выводов обкладок (рис.4).

Мы выбрали конденсатор с коэффициентом формы Кф = 1, то есть длина =

= ширине для прощения дальнейших расчетов.

┌─┐

┌───────────┤ ├───┐

│ ┌─────────┤ ├─┐ │ 1 - верхняя обкладка

│ │ ┌───────┘ │ │ │

│ │ │ │ │ │ 2 - нижняя обкладка

│ │ │ 1 │2│3│

│ │ │ │ │ │ 3 - диэлектрик

│ │ └─────────┘ │ │

│ └┐ ┌──────────┘ │

└──┤ ├────────────┘

└─┘

рис. 4

Расчет выполнен также на компьютере по методике, предложенной в [2].

1. Определяют толщину диэлектрика:

K Up e

d.min [U] = ------, Сo [U] = 0.0885 ---------,

Eпр d.min [U]

где К - коэффициент запаса, выбираемый в пределах 2...4.

2. Относительное изменение емкости при Т = Тmax:

Vт = aт (Tmax - Tнорм),

где Тнорм - нормальная рабочая температура (Тнорм = 20 С).

3. Допустимая погрешность площади перекрытия обкладок конденсатора:

Vs.доп = Vc - Vco - Vт - Vст,

4. Максимальное значение дельной емкости исходя из допустимой погрешности

размера площади:

Vs.доп

Co.max [S] = C ------,

2 дl

5. Определяем значение Со.max, довлетворяющее ограничениям как по

электрической прочности, так и по допустимой погрешности площади:

Со.max = min { Co.max [U],Co.max [S] },

6. Расчетная площадь перекрытия обкладок:

C

S = -------,

Co.max

7. Размеры верхней обкладки:

Lв = Bв =а Sа ,

где Lв - длина верхней обкладки,

Bв - ширина верхней обкладки.

8. Размеры нижней обкладки:

Lн = Bн = Lв + 2 * q =

где Lн - длина нижней обкладки,

Bн - ширина нижней обкладки,

q - размер перекрытия нижней и верхней обкладок конденсатора.

- 13 -

9. Размеры диэлектрика:

Lд = Bд = Lн + 2 * f,

где Lн - длина диэлектрика,

Bн - ширина диэлектрика,

f - размер перекрытия нижней обкладки и диэлектрика.

10. Площадь, занимаемая конденсатором:

Sд = Lд * Bд ,

11. Толщина диэлектрика:

e

d = 0.0885 ---- = 0.378 мкм,

Co

Результаты расчетов казаны в таблице 4.

Таблица 4

┌───┬───────┬──────┬────────┬────────┬────────┬─────────┬───────────┐

│Номинал│Допуск│Размеры │Размеры │Размеры │Площадь │Погрешность│

│С1 п │ +/- %│верх.об.│нижн.об.│диэлект.│общая,мм +/- % │

├───┼───────┼──────┼────────┼────────┼────────┼─────────┼───────────┤

370а │ 14 │ 1.774а │ 2.574а │ 2.774а 7.697а а 11.3 │

└───┴───────┴──────┴────────┴────────┴────────┴─────────┴───────────┘

РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ ИМС

Основой для разработки топологии полупроводниковой ИМС являются при-

нципиальная электрическая схем c перечнем элементов и компонентов,

технические требования к электрическим параметрам и к параметрам акти-

вных и пассивных элементов, конструктивно-технологические требования и

ограничения [4].

Разработка чертежа включает в себя такие этапы:

1. Выбор конструкции и расчет активных и пассивных элементов ИМС.

2. Размещение элементов на поверхности и в объеме подложки и создание

рисунка разводки между элементами.

3. Разработку предварительного варианта топологии.

4. Оценку качества топологии и ее оптимизацию.

5. Разработку окончательного варианта топологии.

Топологические расчеты

Сначала необходимо выбрать процесс изготовления микросхемы. Выбераем

процесс ФОТОЛИТОГРАФИИ. Ниже представлены конструктивные и технологи-

ческие ограничения при проектировании тонкопленочных ГИС. (Данные взя-

ты из справочника) [4].

* Точность изготовления линейных размеров пленочных элементов и расстояний между ними dl, db, da, dL, dB и других при расположении

пленочных элементов в одном слое +/- 0.01 мм,

* Минимально допустимый размер резистор b = 0.1 мм, l = 0.1 мм,

* Минимально допустимые расстояния между пленочными элементами, расположенными в одном слое а=0.1 мм,

* Максимально допустимое соотношение размерова l/a = 100,

* Минимальное расстояние от пленочных элементов до края платы d=0.2 мм

* Минимальная ширина пленочных проводников i = 0.05 мм,

* Минимально допустимое расстояние между краем его пленочного резистора и краем его контактной площадки j = 0.1 мм,

* Минимальные размеры контактных площадока для монтажа навесных компонентов m = 0.2 мм n = 0.1 мм,

* Минимальное расстояние от проволочного проводника до края контактной

площадки k=0.2 мм.

- 14 -

При разработке топологии учитывают особенности тонкопленочной техно-

логии, конструктивные и технологические ограничения.

Разработка (план) топологии выполняют в следующем порядке:

( Ниже изложена краткая методика разработки топологии )

1. Составление схемы соединения элементов на плате :

Выделение пленочных элементов и навесных компонентов;

Намечаем порядок расположения элементов;

прощаем схему соединений;

2. Расчет конструкций пленочных элементов :

Выбор материала;

Расчет геометрических размеров пленочных элементов;

3. Определение необходимой площади платы и согласование с типоразмером

корпуса, выбранного для ГИС;

Ориентировочную площадь платы определяют по по формуле:

S = K * ( Sr + Sc + Sk + St),

где: Sr - суммарная площадь резисторова (из таблицы ),

Sr = Sr1 + Sr2 +... + Sr9 = 21.703 мма,

Sc -суммарная площадь конденсатор (из таблицы),

Sc =7.697 мма,

Sk =0.72 -суммарная площадь контактных площадок,

St = 6.538 мма - суммарная площадь транзисторов.

Площадь транзисторов казана в таблице.5

Таблица.5

┌──────────┬───────┬───────┬──────────────────┐

│Транзистор│ Длина,│Ширина,│Контакт. площадки │

Тип а мма мм │Длина,мм│Ширина,мм│

├──────────┼───────┼───────┼────────┼─────────┤

Т1 1.2а │ 1.2 а 0.3а 0.4 │

│Т2,Т3,Т4а 0.86 │ 0.86а а 0.3а 0.4 │

│ Т5,Т6 1.2а │ 1.2 а 0.3а 0.4 │

└──────────┴───────┴───────┴────────┴─────────┘

К - коэффициент запаса по площади, определяемый количеством элементов

в схеме, их типом и сложностью связей между ними (для ориентировочных

расчетов К=2...3), возьмем К = 3.

S = 3 * (21.703 + 7.697 + 0.72 + 6.538 ) = 3 * 36.658 = 109.974 мм.

Зная ориентировочную площадь платы, выбираем ее типоразмер и типора-

змера корпус и способа защиты ГИС (рекомендуемые размеры плат 20х24,

20х16, 15х16, 15х8 и т.д.). Мы выбрали площадь 15х16 мм и соответствую-

щий типоразмер 1206(153.15-1).

На полученной площади производим размещение пленочных элементов и

навесных компонентов и трассировку соединений между ними.

При этома необходимо руководствоваться такими показателями качества

размещения и трассировки как суммарная длина проводников и межсоедине-

ний, также необходимо учитывать существующие конструктивные технологи-

ческие ограничения.

4. Разработка эскиза топологии (Задача оптимального размещения на пла-

те элементов)

Начальный этап заключается в изготовлении эскизных чертежей, выпол-

ненных на миллиметровой бумаге в масштабе 20:1 или 10:1 (исходя из на-

глядности). Мы выполнили это в масштабе 10:1.

- 15 -

При размещении проводников и контактных площадок учитывают дополни-

тельно и другие ограничения:

-а расположениеа контактныха площадок для приварки выводов навесного

элемента определяется его цоколевкой.При рядном расположении элементов

рекомендуется рядное рядное расположение контактных площадок под одно-

именные выводы;

-а проволочные проводники не должны проходить над пленочными конден-

саторами;

-а максимальная длина гибкого вывода навесного элемента без дополни-

тельного крепления - 3 мм;

Периферийные контактные площадки следует размещать по краям платы и

не размещать между ними и краем платы пленочные проводники.

- не допускается установка навесных элементов на пленочные конденса-

торы и пересечения пленочных проводников, но допускается установка на-

весных элементов на пленочные проводники и резисторы, защищенные диэ-

лектрическим слоем;

-а выводы навесныха элементов при монтаже не должны иметь ни резких

изгибов, ни натяжения.

После разработки топологии микросхемы необходимо оценить ее парамет-

ры и характеристики н предмет выполнения поставленных требований и

ограничений: (некоторые из них)

1. Общий размер платы и микросхемы.

2. Наличие в схеме пересечений пленочных проводников и их защиту

слем диэлектрика.

3. Выполнение правил распайки двух разных проводников на одну

контактную площадку

4. Обеспечение размеров размеров и конденсаторов по требуемой мощности рассеяния и электрической прочности.

5. Оценка качества разработанной топологии и при необходимости ее

корректировка.

Разработанная топология должна :

- cоответсвовать принципиальной электрической схеме;

- yдовлетворять всем предъявленным конструктивным требованиям;

- быть составлена таким образом, чтобы для изготовления микросхемы

требовалась наиболее простая и дешевая технология;

- oбеспечить заданный тепловой режимы и возможность проверки элементов в процессе изготовления;

Проверка правильности разработки ГИС:

Проверка соответствия принципиальной электрической схеме рнешних ко-

нтактных площадок - выводам корпуса, расчетным значениям длины, шири-

ны, и коэффициента формы резисторов. Проверяют наличие в схеме пересе-

чения пленочных проводников и защиту их диэлектриком, возможность кон-

троля элементов, обеспечение нормального функционирования микросхемы

при заданных словиях эсплуатации.

- 16 -

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕСА

Как было казано выше, данная микросхема исполняется по методу фо-

толитографии. Рассмотрим поподробнее основные этапы изготовления тон-

копленочных гибридных ИМС с помощью фотолитографии (рис.5) [5], [6]

┌────────────────────────────────┐ На плату первоначально напыляе-

│ Напыление резистивной пленки │ тся сплошная пленка резистивного

└───────────────┬────────────────┘ материала, поверх нее сплошная

┌───────────────┴────────────────┐ пленк проводникового матeриала.

│ Напыление проводниковой пленки │ Затем наносится фоторезист, кото-

└───────────────┬────────────────┘ рыйа экспонируется через фотошаб-

┌───────────────┴────────────────┐ лон, проявляется и задубливается.

Фотолитография резистивной │ Череза окна в фоторезисте травите-

│ и проводниковой пленок │ лем удаляются частки одновременно

└───────────────┬────────────────┘ проводниковой и резистивной пленки

┌───────────────┴────────────────┐ там, где в соответствии с тополо-

Фотолитография проводниковойа │ гическим чертежом поверхность пла-

│ пленки │ ты остается свободной.

└───────────────┬────────────────┘ Далее проводится вторая фотоли-

┌───────────────┴────────────────┐ тография, ва результате которой

Напыление диэлектрической │ селективным травителем с поверхно-

│ пленки через маску │ сти резистивнойа пленки даляется

└───────────────┬────────────────┘ проводниковая пленка в тех местах,

┌───────────────┴────────────────┐ где должны быть резисторы.

│ Напыление проводниковой │ Резистивные пленки играют роль

│ пленки через маску │ подслоя для лучшения адгезии то-

└───────────────┬────────────────┘ копроводящих пленок к плате.

┌───────────────┴────────────────┐ Диэлектрикиа пленочного конден-

│Напыление диэлектрической пленки│ сатор напыляются и проводниковая

│ или │ пленка верхней обкладки напыляются

│нанесение фоторезиста для защиты│ череза маски. Это объясняется от-

│ пассивной платы │ сутствием надежных селективных

└───────────────┬────────────────┘ травителей, которые воздействовали

┌───────────────┴────────────────┐ бы только на диэлектрические плен-

│ Монтаж навесных кoмпонентов на │ ки, не повреждая нижележащие про-

│ плате и платы в корпусе │ водниковые.

└───────────────┬────────────────┘ Монтаж навесных компонентов за-

┌───────────────┴────────────────┐ ключается в их закреплении на пла-

│ Герметизация микросхемы │ те са помощьюа различныха клеев,

│ в корпусе │ смол, компаундов и последующем со-

└────────────────────────────────┘ здании соединений их выводов с ко-

рис.5 нтактными площадками платы. Для

закрепления компонентов используются клеи ТКЛ1, ВК-9 и др. Создание

электрических соединений и прочное закрепление гибких выводов компоне-

нтов осуществляется путем электрической контактной сварки.

- 17 Это были рассмотрены основные этапы изготовления. А теперь рассмот-

рим схему технологического процесса именно для нашей ГИС :

┌────────────────────────────────────────────────┐

│ Подготовка материалов │

│ ┌────────────────┐ ┌──────────────────┐ │

│ │Очистка подложки├────────┤Очистка материалов│ │

│ └────────────────┘ └──────────────────┘ │

└───────────────────────┬────────────────────────┘

┌───────────┴────────────┐

│Контроль степени очистки│

└───────────┬────────────┘

┌─────────────────────────────────┴─────────────────────────────────┐

│ Формирование пленочных структур │

│ ┌───────────┐ ┌────────────────────────────────────────────┐а │

│ │ Напыление │ │ Напыление проводящей пленки │

│ │резистивной├─────┤а ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │

│ пленки │ │ напыление Cr ├─────────┤ напыление Cu │ │

│ └───────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │

│ └────────────────────────────────────────────┘а │

└─────────────────────────────────┬─────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────┴─────────────────────────┐

│ Формирование рисунка резисторов │

│ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │

│ │Фотолитография│ │Фотолитография│ │

│ │ проводящего ├─────────────────┤ резистивного │ │

│ │ слоя │ │ слоя │ │

│ └──────────────┘ └──────────────┘ │

└─────────────────────────┬─────────────────────────┘

│

┌────────────────────────────┴─────────────────────────────┐

│ Формирование рисунка конденсаторов │

│┌────────────────────┐ ┌──────────────────────┐│

│ Напыление через │ │Напыление через маску ││

││ маску диэлектрик ├────────────┤ верхних обкладок ││

││ │ │ конденсаторов ││

│└────────────────────┘ └──────────────────────┘│

└────────────────────────────┬─────────────────────────────┘

┌──────────────┴───────────┐

│ Нанесение защитного слоя │

└──────────────┬───────────┘

│

┌────────────────┴──────────────┐

│ Контроль параметров элементов │

└────────────────┬──────────────┘

│

┌───────────────────────────┴──────────────────────────┐

│ Сборка платы │

│ ┌──────────────────────┐ ┌─────────────────────┐ │

│ │Установка компонентов ├─────┤Микроконтактирование │ │

│ └──────────────────────┘ └─────────────────────┘ │

└───────────────────────────┬──────────────────────────┘

┌───────┴──────┐

│Контроль платы│

└───────┬──────┘

┌──────────────────────────────┴───────────────────────────┐

│ Сборка интегральной микросхемы │

│┌───────────────┐ ┌─────────────┐ ┌──────────────┐│

а││Установка платы├─────┤Присоединение├─────┤ Герметизация ││

│ в корпус │ а выводов │ │ ││

│└───────────────┘ └─────────────┘ └──────────────┘│

└──────────────────────────────────────────────────────────┘

рис.6

- 18 -

1.Очистка подложек и других материалов вызвана тем, что любые загря-

знения приводят к браку.а (Жировые составы меньшают адгезию, если ре-

зистора сформирована н пылинке, то в этом месте возможен локальный

перегрев или изменение номинала резистора и т.д.) [5].

Очистка подложки производится следующим методом :

a.Кипячение подложкиа в растворе перекиси водорода или аммиака 20

мин,

b.Промывка в дистиллированной воде 5-10 мин,

c.Кипячение в той же среде, (1) но в другой посуде,

d.Промывка в дистиллированной воде 5-10 мин,

e.Сушка в потоке инертного газа.

Для контроля - метод водяной пленки: окунаем, на поверхности подлож-

ки формируем водяную пленку. Если подложка чистая, то пленка сплошная,

иначе возникают разрывы пленки.

2.Нанесение пленок ( Формирование пленочных структур) будем - термо-

вакуумным способом - испарением материала в вакууме :

a.На подложку - сплошной слой резистивного материала (рис.7):

┌────────────────────────┐/ 2 1. Подложка,

├────────────────────────┤ 2. Резистивный слой.

% % % % % % % % % % % │/ 1

└────────────────────────┘

рис.7

b.На резистивный - проводящий слой, состоящий их нескольких пленок

разных материалов (рис.8),

/ 4

╒════════════════════════╕/ 3 3. Подслой хрома.

├────────────────────────┤ 4. Подслой меди.

% % % % % % % % % % % │/ 2

└────────────────────────┘а 1

рис.8

c.Фотолитография резистивного и проводящего слоев (рис.9),

затем фотолитография проводящего слоя (рис.10),

╒════════════════════════╕ 4 ╒═════╕ ╒═════╕ 4

╞════════════════════════╡ 3 ╞═════┴───────┘═════╡ 3

├────────────────────────┤ 2 ┌─┴───────────────────┴──┐а 2

% % % % % % % % % % % 1 │ % % % % % % % % % % % % 1

└────────────────────────┘ └────────────────────────┘

рис.9 рис.10

3. Напыление через маску диэлектрика.

4. Напыление через маску верхних обкладок конденсаторов.

5. Нанесение защитного слоя.

6. Контроль параметров элементов (резисторов и конденсаторов).

7. Произвести установку навесных активных элементов : микроконтакти-

рование осуществляется пайкой, корпуса компонентов крепятся к плате

с помощью клея.

Навесные компоненты рекомендуется располагать на одной стороне пла-

ты. нельзя станавливать навесные компоненты на стороне платы, залива-

емой компаундом, т.к ввиду садки последнего возможен отрыв навесных

элементов от платы.

В заданной схеме транзисторы Т1...Т6 имеют конструкцию с гибкими вы-

водами. При монтаже навесных компонентов с гибкими выводами проводники

целесообразно покрывать защитным диэлектриком, оставляя открытыми лишь

контактные площадки. Контактные площадки следует располагать напротив

выводов актиных элементов.

- 19 8. Контроль собранной платы.

9. Крепление платы в корпус осуществляется с помощью клея холодного

отверждения ВК-9а. Соедиение контактных площадок с выводами корпуса

производится при помощи пайки.

Присоединение внешниха выводов будем выполнять с помощью проволоки.

Отогнутыйа конец вывода не должен выходить за пределы внешнего контура

контактной площадки. Внутренний диаметр контактной площадки для монта-

ж внешнего вывод должен быть больше диаметра отверстия в плате на

0.1 мм.

10. При герметизацииа использовать заливку компаундом ЭК-25 ОСТ 11.

028.006, и конденсаторную сварку - для присоединения крышки корпуса.

- 20 -

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итоги проделанной работы, важно отметить, что конструкция

данной микросхемы была разработана по материалам, предложенным в мето-

дической литературе по курсовому проектированию.

Примененые конструктивно-технологические решения должны, н наш

взгляд обеспечить необходимые электро-технические параметры пленок.

Нижний подслой хрома обеспечивает (около 0.02 мкм) необходимую адге-

зию, слой меди ( 0.7 мкм) высокую проводимость.

Размещение пленочных элементов и навесных компонентов, также тра-

ссировка межсоединений были произведены (вручную.), но с использовани-

ем пакета программ "PCAD 4.0" и было пронализировано большое количес-

тво вариантов (около 8) - выбран оптимальный, на наш взгляд, вариант

решения поставленной задачи.

Ва процессе выполнения курсовой работы были получены навыки по прак-

тическима расчетам пленочных элементов тонкопленочных ГИС, а также по

разработкеа топологии собственной ГИС и схемы выбранного технологичес-

кого процесса. Была освоена работа с системой TOPGIS при кодировании

таблицы координат и с координатографом КПА-1200.

- 21 -

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1."Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование.";

Под ред. Л.А.Коледова,- М.;

Издательство "Высшая школа", 1984.

2. Конструкции и технология микросхем частного применения;

учебное пособие к курсовому проекту / В.Г.Сергиев, Б.Н.Лысов,

В.Е.Никитин, А.Д.Французов, Под ред В.Г.Сергиева,

Челябинск : ЧПИ 1983, Ч1, 1984 - Ч2.

3."Конструкции и технология микросхем.";

Матсон Э.А.- Мн.;

Издательство "Высшая школа", 1985.

4."Разработка гибридных микросхем частного применения.";

А.Ф.Мевис, Ю.Г.Семенов, В.С.Полутин.

МИРЭА, 1988.

5."Микроэлектроника";

И.Е.Ефимов, И.Я.Козырь, Ю.И.Горбунов;

Издательство "Высшая школа", 1987.

6."Интегральные микросхемы и основы их проектирования";

И.М.Николаев, Н.А.Филинюк;

Издательство "Радио и связь", 1992.