Разработка ГИС.

1.ВВЕДЕНИЕ Элементы плёночной технологии. Пассивные элементы гибридных ИМС создаются из тонких плёнок проводящих, резистивных и диэлектрических материалов нанесённых на поверхность подложки. Достоинством плёночных микросхем является возможность изготовления пассивных элементов в широком диапазоне номиналов с минимальными допусками и лучшими, чем у полупроводниковых схем диэлектрическими характеристиками. Конструктивное использование плёночных ИМС позволяет реализовать мощные (100Вт) электрические схемы, работающих при больших значениях напряжения. Процесс изготовления гибридных плёночных ИМС осложняется тем, что активные элементы выполняются в виде навесных бескорпусных транзисторов, диодов и т. д. Габаритные размеры подложек стандартизированы. На стандартизированной подложке групповым методом изготавливается несколько плат ГИС. В качестве материалов тонкоплёночных проводников применяется Al, Cu, Ti, Tl, Ag. Резистивные слои образуют плёнки хрома, нихрома Х20Н80, тантала, титана, Re и т. д. Диэлектрические слои тонкоплёночных ИМС получают, осаждением моноокиси кремния SiO и германия GeO, двуокисей SiO2 и GeO2, окислов Al2O2; Ta2O5; Nb2O5. Существует несколько способов получения тонких плёнок: 1. Электрическое осаждение; 2. Химическое осаждение; 3. Осаждение пиролитическим разложением; 4. Оплавление порошка стеклообразного материала; 5. Термовакуумное осаждение плёнок; 6. Катодное и ионно-плазменное распыление. 2. ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 2.1. Конструктивно-технологические особенности и основные параметры плёночных резисторов. Плёночные резисторы являются наиболее распространёнными элементами ИМС. Плёночные резисторы в структурном отношении представляют собой узкую полоску резистивной плёнки, снабжённую плёночными контактными площадками с низким сопротивлением. Параметры плёночных резисторов зависят от материала резистивной плёнки, способа получения необходимой конфигурации и других технологических факторов. Наиболее распространённой является конструкция резисторов прямоугольной формы (Рис 2.1), как наиболее простая в конструктивном и технологическом отношении. Рис 2.1 Конструкция прямоугольного тонкоплёночного резистора. 1 – резистивная плёнка; 2 – плёночный проводник; 3 – области контактов. Значение сопротивления плёночного резистора определяют по формуле: R = 0L/S+2Rk (2.1) Для высокоомных резисторов, когда сопротивление областей контактов значительно меньше сопротивления резистивной плёнки: R = L/S = 0L/(b*d) (2.1a) где 0 – удельное объёмное сопротивление резистивного материала; L, b, d – длина, ширина, и толщина резистивной плёнки; Rk –переходное сопротивление областей контактов резистивной и проводящей плёнок; В технологии микроэлектроники для каждого материала отношение 0K=S – величина постоянная. Условно S определяет как удельное поверхностное сопротивление квадратной резистивной плёнки, не зависящей от размеров квадрата и оценивают в Ом/. При этом сопротивление определяют по формуле: R = S1/b = SKФ (2.2) где Кф=1/b – коэффициент формы резистора. Для прямоугольных резисторов максимальная длина по технологическим соображениям ограничена величиной Кф=10. Для реализации резисторов с Кф>10 используют конструкции сложной конфигурации: а) в виде отдельных резистивных полосок; б) типа «меандр». 2.2. Конструктивно-технологические особенности и основные параметры плёночных конденсаторов. В гибридных ИМС применяют тонко- и толстоплёночные конденсаторы с простой прямоугольной и сложной формами. Плёночный конденсатор представляет собой многослойную структуру, нанесённую на диэлектрическую подложку. Для её получения на подложку наносят последовательно три слоя: 1 – проводящий, выполняет роль нижней обкладки; 2 – слой диэлектрика; 3 – проводящий, выполняющий роль верхней обкладки конденсатора. Значение ёмкости плёночного конденсатора определяют по формуле: С = ξ ξ0 S/4πd =0.885 ξ S/d (2.3) где ξ – относительная диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика; S – площадь перекрытия диэлектрика обкладками; d – толщина диэлектрика.

Разрабатываемая ИС должна соответствовать общим технологическим требованиям.

Исходные требования:

Максимальная рабочая температура +70С

Минимальная рабочая температура -20С

Время работы ИС 100004

Коэффициент нагрузки резисторов 0.7

Ширина формирующей щели 90 мкм

Минимальная ширина формирующей щели 6 мкм

Погрешность ширины формирующей щели 5%

Рабочая разность потенциалов на С 10 В

Площадь обкладок конденсаторов, не менее 1 мм2

Погрешность задания линейного размера обкладок 5%

Значения номиналов: R1=25 kOm 10%; R2=R3=10 kOm 10%;

R4=58 kOm 1%; C1=500 пФ 20%; С2=750 пФ 20%

1. Берцин А С., Мочалкин О.Р., Технология и конструирование ИМС, - М.: Радио и связь, 1983.

2. Ермолаев Ю.П., Понаморёв, Конструкции и технология микросхем (ГИС и СБИС): Учебник для ВУЗов. М.: Сов. Радио. 1980.

3. Васильев К.Ю., Гиленко В.Т., Овсянников В.В. Плёночная технология.: - Днепропетровск: ДГУ, 1985.

4. Понаморёв М.Ф.: Конструирование и расчёт микросхем и микроэлемен-тов ЭВА. М.: Радио и связь, 1989.

5. Присухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование вычислительных машин и систем. М.: В.Ш., 1986.

6. Ушаков Н.И. Технология производства ЭВМ. Учебник для ВУЗов, 3 изд. М.: В.Ш., 1991.