Презентация (Технология изготовления прецизионных коммутационных плат на кремниевом основании)
Описание файла
Файл "Презентация" внутри архива находится в папке "Технология изготовления прецизионных коммутационных плат на кремниевом основании". PDF-файл из архива "Технология изготовления прецизионных коммутационных плат на кремниевом основании", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электронные технологии (мт-11)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "элионные технологии или тио" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТим. Н.Э. БАУМАНАФакультет: «Машиностроительные технологии»Кафедра: «Электронное машиностроение»КУРСОВОЙ ПРОЕКТпо курсу«Элионные технологии»по теме:ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХКОММУТАЦИОННЫХ ПЛАТ НА КРЕМНИЕВОМ ОСНОВАНИИСтудент:Москва, 2013Группы МТ11-81Васильев Д. Д.Преподаватель:Моисеев К. М.ЗаданиеПроанализировать существующие виды оснований коммутационных прецизионных плат для гибридныхинтегральных схем.
Разработать технологию изготовления прецизионных коммутационных плат на кремниевомосновании. Проанализировать метода получения изоляционных слоев диоксида кремния SiO2.1. Материал основания платы – монокристаллический кремний2. Заготовка – пластина диаметром 100 мм и толщиной 0.5 мм.3. Количество проводящих слоёв – 24. Размеры платы – не менее 60х48 мм.5. Минимальный размер проводников - 20 мкм.6. Минимальный зазор между проводниками – 20 мкм.7. Монтаж компонентов – поверхностный8. Производство - мелкосерийное2Технологический анализ прецизионных коммутационных платВнешний вид прецизионных коммутационных платВид сверху, без изоляции и паяльной маски.8910Анализ материалов1.
Индуктивный эл-тv№Элементu12. Межсоединениеy2.1wКоммутационный слой(проводники)рис. 4Межслойное соединениерис. 2b1Керамика Al2O3Керамика AlNКремнийПоликорSiCBNМедьАлюминийНикельХромЗолотоW, Вт/м ·К40023891943183. Уровни металлизации2.26РазмерыХарактеристикиε9.5 - 11.58.8 - 10.011.6 - 11.99.84.04.0 - 4.1ПодложкаtxМатериалW, Вт/м ·К20 - 40100 - 260130 - 1503065 - 7560(минимальные)ТКР, 10-6/Kρ, Ом·м126.7 - 8.8102.65 - 4.510112.0 - 3.80.1 - 15· 1036.7 - 7.610153.0 - 3.8—0.1—ТКР, 10-6/K16.623.6 - 23.813514 - 17ρ, Ом·м0.016 - 0.0170.027 - 0.0280.06 - 0.070.14 - 0.180.022tgδ· 10-40.3 - 0.85 - 10—25004a = 60 ммb = 48 ммc = 0.5 ммТпл, Кd = 5 - 10 мкмe1 = 20 мкмe2 = 20 мкм1356933172821631336x = 75 мкмy = 50 мкмw = 30 мкмw/x = 1 ... 1/3Тонкопленочный индуктивныйэлементрис.
1f2t = 20 мкмv = 20 мкмu = 1 ... 1000 (количество витков)2.35L = 0,064∙u5/3∙(D + d)∙ln[8 (D + d)/(D - d)],где D = 2u∙(t + y), d = y4. Проводник / зазор3.12a3d4e22-ой слойметаллизации1-ый слойметаллизации4.1lk14.26. Резестивный эл-тсИзоляцияe1mf2ВыводыhПодложка7. Выводы БИС5.1igИзометрия.8. Конденсатор5.2sz1z3Внешний видВид безмежслойной изоляцииrz29. Конт-ные площадкиДуокись кремнияSiO2SU8Изоляция подложкиДуокись кремнияSiO23.25. Резистивный эл-тk2Вид сбоку, с прозрачной изоляцией и паяльной маской.Межслойная изоляциярис.
3Тонкопленочный резистивныйХромэлементТанталрис. 6Прямоугольный резистивныйэлементрис. 5Плонарный конденсаторрис. 10SiO2SiOGeOТонкопленочный конденсатор Al2O3Ta2O5рис. 8TiO2Sb2S3Выводырис. 7610. КонденсаторpofTaNНихромМЛТ - 3МPC 4800PC 5400W, Вт/м ·К1.00.23.93.2ТКР, 10-6/K20 - 5052ρ, Ом·м1.8·10177.8·1016f2 = 50 мкмf1 =1.3 ...
1.7 мкмТКС αR, 104/град0,6 - 1,8-121+/- 10.620.5Ra, Ом/м50 - 50025 - 10050 - 50025 - 30050 - 500100 -10005 - 100Po, Вт /см2X·Rст, %1332252210.21+/- 0.511i = 150 мкмh = 50 мкмg = 50 мкмR = (ρ ∙ g) / (h ∙ j)k1 = 100 мкмk2 = 100 мкмl = 50 мкмm = 50 мкмR = Rпл ∙((2l+2k2) ∙k1)/(l+m))ε,EПР ·10–6, tgδ · 10–3, Сo ·10–3,ТКЕ·104, 1/град f = 80 мкмf = 1 КГцВ/смпФ/смпФ/см2T = –60 ÷ + 85 °C o = 20 мкм410—202p = 20 мкм6-810 - 121021 - 2730 - 10018 - 211-20.5 - 0.8950.240.3 - 0.5W, Вт/м ·КЗолотоСвинецИндийОлово317358267ТанталТитанВанадийХромW, Вт/м ·К6313 - 2130.794Адгезионный слой7ε1-25-70.3 - 1.510264 - 105 - 105 - 2030 - 8010010 - 1001.0 - 1.51-23-51.5 - 5.02-335ТКР, 10-6/K1428.516.216.0 - 31.4ТКР, 10-6/K6.69.210.65ρ, Ом·м0.001240.4424 · 10-80.14 - 0.18s = 20 мкмr = 0.5 мкмC = ε∙εo∙s2 / rρ, Ом·м0.0220.190.0820.11Толщинна = 0.5 ммТпл, К3290193321602163z1= 50 мкмz2 = 50 мкмz3 = 50 мкмТолщина слоя = 100 нмТехнологический маршрут изготовления прецизионных коммутационных плат1) Кремниевая подложка (Si)6) Осаждение стоп-слоя Si3N416) Напыление слоя затравки Cu11) Травление слоя Si3N4Оборудование:МВУ ТМ МагнаОборудование: Плазма ТМ-200Плазма ФОборудование:МВУ ТМ МагнаПараметры:Параметры:Параметры:Параметры:Диаметр = 100 ммТолщина = 0.5 ммШероховатость Rz = 0.05 мкмТолщина = 0.2 мкмДавление = 0.2 ПаМощность источника = 1 кВтВремя напыления = 6 мин8 подложек в одном вак.
циклеСкорость травления = 1 мкм/минНеравномерность травления +2%Время травления = 15 секТолщина = 0.3 мкмДавление = 0.2 ПаМощность источника = 1 кВтВремя напыления = 6 мин8 подложек в одном вак. цикле7) Осаждение слоя диэлектрика SiO2 дляпроводников 2-го слоя2) Резка пластины12) Нанесение фоторезиста17) Электроосаждение меди до заполненияокон межсоединений и проводниковОборудование: RAD-2500m/8Disco DAD321Оборудование:МВУ ТМ МагнаОборудование: SUSS Gammacluster system with AltaSprayОборудование:Mini Plating Plant 3Параметры:Параметры:Параметры:Параметры:Габариты: 60x48x0.5 ммСкорость резки (X) = 0.1 - 300 мм/сШаг (Y) = 0.2 мкмТочность позиционирования (Y) = 5 мкмТолщина = 6 мкмДавление = 0.2 ПаМощность источника = 1 кВтВремя напыления = 2 час8 подложек в одном вак.
циклеТолщина слоя = 30 мкмЧисло проходов сопла = 6Время нанесени = 6 мин/подложкаМощность = 1000 ВтТолщина = 40 мкмСкорость осаждения = 40 мкм/часВремя осаждения = 1 час3) Формирование слоя диэлектрика (SiO2)8) Нанесение фоторезистаТемпература сушки = 70 град.Время сушки = 30 мин.13) Формирование окон для проводников18) Планарезация слоя металла до уровня SiO2Оборудование:МВУ ТМ МагнаОборудование: SUSS Gammacluster system with AltaSprayОборудование: SUSS MA6/BA6PCB 500SОборудование:Disco DFS8910Параметры:Параметры:Параметры:Параметры:Толщина = 1.5 мкмДавление = 0.2 ПаМощность источника = 1 кВтВремя напыления = 30 мин8 подложек в одном вак. циклеТолщина слоя = 10 мкмЧисло проходов сопла = 2Время нанесени = 2 мин/подложкаСовмещение с точностью 0.5 мкмВремя задубливания = 30 сек.Шероховатостьсть Ra = 0.02 мкмТочность менее 2 мкм4) Создание пассивной элементной базы потонкопленочной тех. и проводников 1-го слояВремя проявки = 5 минТемпература сушки = 70 град.Время сушки = 10 мин.9) Формирование окон для межсоединений14) Травление SiO2 до стоп-слоя Si3N4 - окондля проводников и межсоединений19) Формирование паяльной маскиОборудование:Оборудование: SUSS MA6/BA6PCB 500S- Напыление тонкой пленки материала- Формирование защитного слоя- Ионно-плазменное травлениеОборудование:Плазма ТМ-200Оборудование:Mega Electronics AY315Параметры:Параметры:Параметры:Совмещение с точностью 0.5 мкмВремя задубливания = 10 сек.Скорость травления = 1 мкм/минНеравномерность травления +2%Время травления = 20 минТолщина паяльной маски = 25 мкмМатериал DuPont 75-15Длина волны экспонирования = 365 нмВремя проявки = 7 минутВремя проявки = 20 сек.Температура = 20 - 25 С5) Осаждние толстого слоя диэлектрикаSiO2 для межсоединений10) Травление SiO2 до стоп-слоя Si3N415) Напыление адгезионного слоя Ta20) Формирование финишного покрытияиз золотаОборудование:МВУ ТМ МагнаОборудование:Плазма ТМ-200Оборудование:МВУ ТМ МагнаОборудование:Mini Plating Plant 3Параметры:Параметры:Параметры:Параметры:Толщина = 50 мкмДавление = 0.2 ПаМощность источника = 1 кВтВремя напыления = 12 часов8 подложек в одном вак.
циклеСкорость травления = 60 нм/минНеравномерность травления +2%Время травления = 100 минТолщина = 0.1 мкмДавление = 0.2 ПаМощность источника = 1 кВтВремя напыления = 2 мин8 подложек в одном вак. циклеМощность = 1000 ВтТолщина = 25 мкмСкорость осаждения = 25 мкм/часВремя осаждения = 1 часСпособы получения SiO2МетодыCVDИонное распылениеPVDТермическийТермическое испарениеСхема процесса химического осаждения из газовой фазы (ТА при ПД).Схема магнетронного ВЧ распыления.Схема электронно-лучевого испарения.Установка оксидирования при помощи влажногокислородаКонденсация газообразных (парообразных) элементов или соединений с образованием твердых осадков.При термическом оксидировании кислород взаиВещество при нагревании испаряется и осаждается модействует с кремнием, образуя SiO2, и диффунИонизированный рабочий газ, ускоренный в напровлении мидирует через слой SiO2, поскольку коэффициентна подложке.
Виды нагрева: резистивный, ВЧ нашени, выбивает молекулы вещетва, осождаемые на подложке.диффузии O2 в SiO2 во много раз больше, чем анагрев, электронно-лучевой, лазерный.логичный коэффициент диффузии Si в SiO2.СхемаПринципдействияСравнение методовПараметры | методыТемпература подложкиАдгезия пленкиОднородность толщины пленкиСкорость (мкм/ч)CVDPVD (ионное распыление)PVD (термическое испарение)Термический~1000°C~300°C~700°C1000 ~ 1200 °CУдовлетворительнаяХорошаяУдовлетворительнаяХорошаяХорошаяХорошаяУдовлетворительнаяХорошая6 ~ 1501 мкм за 1 ~ 15 часов(толщина растет логорифмическиa·lg(t) + b = h, где a и b коэффициенты)1.2 ~ 550 ~ 100МинимальноСущественноМинимальноМинимальноТоксичность материаловДаНетНетНетОстаточные напряженияГПа (Па·109)SiH4 + 02: +0.13 ~ + 0.38 (40 nm/min ~ 400 nm/min)Si(OC2H5)4: + 0.38Si(OC2H5)4 + O2: + 0.15-0.15-0.15-0,20 до -0.30 (при 900~1200°C)ДаДаДаДаМеталлыСплавыДиэлектрикиМеталлыСплавыДиэлектрикиМеталлыСплавыДиэлектрикиОксидыНетДаНетДаНизкийНизкийВысокийНизкийИнтеграция с АИИНетДаНетНетСовмещение с операциями диффузииНетНетНетДаРесурс мишени—ВысокийНизкий—Расположение подложек по гор.
и верт.ДаДаНетДа1-81-81-450 - 100Химическое осаждениеРаспыление материалаИспарение материалаВыращивание оксидаЗагрязнениеВозможность контролировать синтез пленкиПолучаемые материалыПростота конструкцииКоэффициент использования материалаКолличество подложек за один циклПринцип действияСоставление математических моделей.Схема:Планирование эксперимента:Номер12345678X011111111Математическое описание распределения толщины пленки на подложкеот магнетронного распыления, в оборудовании карусельного типа.X1 X2 X3 X1X2 X1X3 X2X3 X1X2X3-1-1-1111-1-1-111-1-11-11-1-11-11-111-1-11-11-1-1-1-1111-11-11-1-111-11-1-1-11111111Полный факторный эксперимент.Формула:Экспериментальные данные:Номер12345678Температура Соотношение Ток смещения(с)(O/O+Ar)на подложке252525253003003003000,150,150,30,30,150,150,30,30150015001500150Скоростьосаждения(нм/мин)6,365,621,651,056,055,071,540,84,гдеПоле пробояCоотношение(МВ/см)кислорода в SiO21,611,153,1435,135,615,435,561,661,771,751,861,93222Разнотолщинность пленки:Поверхность модели:Изометрия- ф-ция распределения коррозии;n - коэффициентнт полученныйэкспериментально (n = 0.7);θ - угол между нормалью и прямойот источника до подложки;R - расстояние от центра до точкина источнике;С - расстояние от источника доподложки в иследуеммой точке;Ф - угол поворота карусели.xOyПолученные математические модели:%yOzxOzПри параметрах установки:Расстояние от оси вращения до подложки = 64 мм.Растояние от оси вращения до магнетрона = 210 мм.Размеры подложки = 60х48 мм.Результат:Не равномерность покрытия* < 4,6%Оснастка для магнетронного распыления3D изображение:Заключение Проведен анализ материалов и размеров пассивных элементов, применяемых в производствепрецизионных коммутационных плат. Разработан технологический маршрут изготовления прецизионных коммутационных плат. Проведен сравнительный анализ технологий, применяемых в производстве плат. Рассмотрены методы получения пленки диоксида кремния, проведен их сравнительный анализ. Для магнетронного испарения рассчитаны математические модели скорости осаждения материала,поле пробоя и соотношение кислорода в пленке, на основе данных из литературного источника. Выведена формула толщины пленки от магнетронного распыления на подложке, расположенной накарусели, ось которой параллельна плоскости магнетрона. По результатам, расчета толщины пленки в плоскости карусели, разработана оснастка,обеспечивающая не равномерность покрытия менее 4,6%..