Поляков В.И., Стародубцев Э.В. - Проектирование тонкопленочных ГИС (1051262), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Характеристики подложекНаиболее широкое применение при создании тонкопленочныхгибридных ИМС находят подложки из ситалла СТ 50-1, стекла С 48-3,«Поликора» и бериллиевой керамики. Промышленностью выпускаютсяподложки различных типоразмеров.
Однако в качестве базовыхпреимущественно используются подложки размером 100х100 и 50х50мм из стекла и 48х60 мм из ситалла и керамики. Другие типоразмерыподложек получаются делением сторон базовой подложки на части.Например, для подложек из ситалла в качестве делителя чаще всегоиспользуют цифры 2 и 3 или кратные им. По толщине наибольшеераспространение получили подложки размером 1 и 1,6 мм. Втехнически обоснованных случаях применяют и более тонкиеподложки до 0,2 мм.Структура материала подложки и состояние ее поверхностиоказывают существенное влияние на структуру выращиваемых тонкихпленокихарактеристикипленочныхэлементов.Большаяшероховатостьповерхностиподложкиснижаетнадежность19тонкопленочных резисторов и конденсаторов, так как микронеровностиуменьшают толщину резистивных и диэлектрических пленок.
Притолщине пленок около 100 нм допускается высота микронеровностейпримерно 25 нм. Следовательно, обработка поверхности подложки длятонкопленочных микросхем должна соответствовать 14 классучистоты.203. Разработка топологии ГИС3.1. Алгоритм разработки ГИСГибридные микросхемы находят широкое применениевсовременной электронике.
Эти микросхемы обладают рядомдостоинств,средикоторыхможноотметитьвозможностьиспользования разнообразных активных элементов, что позволяетсоздавать микросхемы с широким диапазоном выполняемыхфункций. Кроме того, элементы гибридных ИМС обладают высокойтемпературной и временной стабильностью.Основнымиконструктивнымиэлементамигибридныхмикросхем являются:• диэлектрическая подложка;• пленочные резисторы, конденсаторы, индуктивности, проводники, контактные площадки;• навесные полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды,микросхемы), навесные пассивные элементы (конденсаторы с большойемкостью, трансформаторы, дроссели и т.д.).Гибридная схема должна выполняться в виде функциональнозаконченного узла, но допускать возможность контроля надпараметрами.Разработка ГИС производится в следующей последовательности:1.
Производится анализ принципиальной электрической схемыустройства, отработанной в навесном исполнении с учетомособенностей и возможностей пленочной технологии: полученияпленочных элементов необходимых номиналов с заданной точностью,пробивным напряжением, рассеиваемой мощностью и др. Учитываютсяпараметры и конструкции активных элементов, надежность иэкономические факторы.2. Сложные схемы с большим количеством напыляемыхэлементов разбиваются на несколько функциональных узлов (компоновка схемы).
При этом учитывается необходимость наибольшейунификации ГИС.3. Разрабатывается конструкция ГИС.4. Разрабатывается топология ГИС.5. Оформляются чертежи ГИС.6. Изготавливается экспериментальный образец.7. Проводятся испытания ГИС, предусмотренные в техническихусловиях на изделие.8. Производится корректировка технической документации.По принципиальной электрической схеме определяетсяперечень напыляемых элементов. В перечне приводятся сведения о21номиналах, допусках, максимальной рассеиваемой мощности (длярезисторов), максимальное напряжение (для конденсаторов).Расположение и размеры контактных площадок зависят от принятогоспособа контактирования или сварки, а также от расположения жесткихвыводов.3.2.
Данные для расчета размеров элементов ГИССхемотехническиеданныеявляютсяосновнымидляпроектирования радиоэлектронного устройства, так как ониопределяют связи и параметры элементов, их функциональноеназначение и условия эксплуатации.Принципиальная электрическая схема устройства гибриднопленочной конструкции может быть выполнена в виде модуля(законченной единичной конструкции) или в виде ряда модулей. В этомслучае схема разбивается на отдельные схемы по уровнямконструктивных решений - модулям, субмодулям, отдельным панелями т. д.Принципиальныеэлектрическиесхемыустройств,представленные к разработке в гибридно-пленочной конструкции,подразделяются на две категории:1.
схемы, структура и схемотехнические данные которыхразработаны с учетом особенностей и ограничений, накладываемыхинтегральной гибридной технологией;2. схемы, переводимые в гибридно-пленочный вариант.Отличительными признаками схем, разработанных длягибридно-пленочной технологии изготовления, являются:а) отсутствие резисторов с номинальными значениями, более 20кОм.б) отношение Rмакс/Rмин не превышает 50.в) соответствие номиналов резисторов непрерывной шкале.г) отсутствие тенденции подведения номиналов резисторов поточности изготовления под нормализованный ряд номиналов (такаятенденция свойственна конструированию изделий на дискретныхкомпонентах).д) мощность рассеяния резисторов указывается соответствующей ихрежиму в схеме (максимальному режиму).е) отсутствие или возможное уменьшение числа реактивныхэлементов схемы.ж) отсутствие в процессе изготовления ГИС настраиваемых илиподбираемых компонентов.Параметры элементов схемы, подвергающейся конструктивномурасчету при проектировании топологической структуры, приводятся в22спецификации.
Она должна обеспечивать возможность проведенияконструктивного расчета и выбора материалов.•••Для резисторов указываются:номинальное значение R, Ом, кОм;погрешность номинального значения ΔR, %;номинальная мощность резистора W, Вт.Для конденсаторов указывается номинальное значение С, пФ.Указываемые на резисторы и конденсаторы параметрыопределяют при разработке топологической структуры возможные идопустимые топологические погрешности резисторов и конденсаторов.В зависимости от геометрических размеров навесных элементов,методовиспособовихприсоединения(пайка,сварка,термокомпрессия) выбираются конструктивные размеры контактныхплощадок для таких соединений.3.3. Основные ограничения на топологию ГИСПри конструировании ГИС и разработке топологииучитываются следующие основные ограничения:1. Пассивные элементы, к точности которых предъявляютсяжесткие требования, располагаются на расстоянии не менее 1000 мкмот краев подложки.2.
Пассивные элементы, к точности которых не предъявляютсяжесткие требования, располагаются на расстоянии не менее 600 мкм откраев подложки.3. Если элементы расположены в различных слоях, для ихсовмещения предусматривается перекрытие не менее 200 мкм.4. При формировании пленочного конденсатора нижняя егообкладка должна выступать за край верхней не менее чем на 200 мкм,диэлектрическая пленка должна выступать за край нижней обкладкитакже не менее чем на 200 мкм.Обкладки конденсаторов в местах коммутации с другимиэлементами должны выступать за слой диэлектрика не менее чем на400 мкм.5.
Для контроля и тренировки конденсаторов в напыленноймикросхеме предусматриваются выводы от каждой обкладки.6.Минимальныйноминалпленочногорезистораустанавливается в 50 Ом, при этом длина резистора не должна бытьменьше 500 мкм.7. Максимально допустимая величина резистора ограничиваетсяконструкцией ГИС.238.
Минимально допустимые размеры контактной площадки рабочего поля, необходимого для подпайки навесных элементовустанавливаются равными 700 на 700 мкм.9. Минимально допустимые размеры контактной площадки длясварки установлены 400 на 400 мкм.10. Минимально допустимые размеры контактной площадки дляконтроляноминаловпассивныхэлементов(резисторовиконденсаторов) в напыленной схеме составляют 300 на 300 мкм.11. Минимально допустимые расстояния между пленочнымиэлементами схемы составляют 300 мкм.12. Минимально допустимые расстояния между контактнымиплощадками для подпайки составляют 500 мкм.13.
Граница диэлектрика должна отстоять не менее чем на 500мкм от края контактных площадок.14. Минимально допустимая ширина пленочного резистора приΔR=20% – 200 мкм, при ΔR=10% – 300 мкм.15. Минимально допустимое расстояние от края навесногоэлемента до края контактной площадки – 500 мкм.16. Минимально допустимое расстояние между навеснымиэлементами и навесными проводниками – 300 мкм.17. Выводы активных элементов не должны пересекаться междусобой, а также не должны проходить над контактными площадками инеизолированными участками проводников и в непосредственнойблизости от них (минимально допустимое расстояние – 300 мкм).3.4.
Основные принципы проектирования топологии ГИСОсобенно трудным в проектировании топологическойструктуры ГИС является этап компоновки (планировки) такойструктуры. Ниже приводятся рекомендации по организациипланировки топологической структуры ГИС.Предварительный анализ принципиальной схемы и схемнотехнических данных выполняется с целью:а) выяснить возможность выполнения данной схемы устройства с еесхемотехническими параметрами и конструктивно-компоновочнымитребованиями в гибридно-пленочной конструкции при имеющихсятехнических возможностях;б) определить минимальную площадь под гибридно-пленочнуюмикросхему конкретного устройства;в) выполнить компоновку схемы всего устройства (если есть необходимость).243.4.1. Определение оптимального удельного поверхностногосопротивления ρ□ резистивной пленкиЭто важнейшая часть анализа, так как он определяетвозможность реализации конкретного устройства в гибриднопленочном варианте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
