Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 35
Текст из файла (страница 35)
нка -типа зле к сраораваднастн )база р.л-р. ранз с арэ н ис а переклюиателэныо ПТУПУ. 3 — налдек р р.н-р. рвнзистора и одновременна :лунар поле а рана«саара, 4 сток ГПУП и одновременно исток МДП. раваисыра, 5 — канал эер н „лз ПТУП, б — поли«ре ниенмй за вар МДП трам с ора; 7 об.нето нндуиированного анана МдП.транзистора; 5 — с окован аблэстн МЛП транаисгора. р пе абластз контан а подпилке тина Технология производства структур, изображенных на рис.
4.20, 4.21, достаточно сложна и содержит в ряде случаев до 12 фотолитографических обработок. Технологические маршруты содержат ряд самых современных технологических операций: прецизионное ионное легирование с фотонным отжигом легированных слоев, низко- температурное окисление кремния при повышенных давлениях, иизкотемпературные методы нанесения пленок диэлектриков и поликристаллического кремния в реакторах пониженного давления Таким образом, объединение в одном кристалле биполярных и полевых транзисторов позволяет существенно улучшить электрические характеристики аналоговых микросхем за счет сочетания достоинств обоих типов транзисторов, а также осуществить синтез новых функционально-интегрированных элементов логических устройств и элементов полупроводниковой памяти.
д122гд И 3 д Н н.наниеьныи 74ДЛ-про нзнгну бр Гд 1 2 д Р д д 4 ИЛЛ-злеменлу Л И Рис. 4.21 Структура кристалла микросхемы, содержащего элементы ИПЛ с диодамн Шотки и полевые МЛП-транзисторы: — мн аксиал н й слой. у- сырованнмй л+.гнив злектропра днастн июинремннй 1 сток Птуй), \уд — с рм ый л .слой, 4 — зо. иру ю р .обнес, 5 — ле р занима +-гине лолнкремннй !затвор ДП раюи нарву, Е' — р.кар, ан длн ф рмнрованни л.канал«ныа МДП-трннзнс ора с нлунираванн м н лам 149 Г л а в а 5.
КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ И КОМПОНЕНТОВ ПЛЕНОЧНЫХ ГИБРИДНЫХ МИКРОСХЕМ И МИКРОСБОРОК 5.1. НЕОБХОДИМОСТЬ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИБРИДНОГО КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ВАРИАНТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ В настоящее время накоплен достаточный опыт в технологии микроэлектронных изделий, для того чтобы определить, какой из конструктивно-технологических вариантов больше всего соответствует данному типу схемы. Наиболее подходят для изготовления по тонкопленочной технологии микросхемы, в которых число пассивных элементов намного превышает число активных.
Большинство логических схем содержит значительное количество активных элементов, поэтому для их изготовления лучше использовать технологию полупроводниковых интегральных микросхем. В то же время линейные и аналоговые схемы, состоящие обычно из множества пассивных компонентов и лишь нескольких транзисторов, лучше всего выполнять в виде гибридных микросхем. Пленочные резисторы и конденсаторы имеют допуски, диапазон « параметров, температурные коэффициенты и другие свойства значительно лучшие, чем в полупроводниковых интегральных микросхемах. Часто бывает невозможно обойтись без использования навесных элементов в виде катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов, а также конденсаторов или резисторов с большими номиналами.
В таких случаях предпочтителен гибридно- пленочный вариант. Лучшие параметры пленочных пассивных элементов и навесных компонентов вместе с надежной их изоляцией обеспечивают гибридным пленочным микросхемам явное преимущество перед полупроводниковыми в тех случаях, когда эти свойства существенны. Любой из конструктивно-технологических вариантов изготовления микросхем накладывает ограничение на рассеиваемую мощность.
Для максимальной надежности необходимо, чтобы рассеиваемая мощность была минимальна. Это достаточно просто обеспечить в логических схемах низкого и среднего быстродействия, которые должны только различать состояния «единица» и «нуль» при некотором конечном уровне помех. В линейных микросхемах обеспечить малые мощности рассеяния труднее, так как обычно на их выходе требуется получать заданное напряжение или мощность.
В плено 150 ных гибридных микросхемах эта мощность может быть вполне приемлемой, Цена оборудования, необходимого для производства тонкопленочной гибридной микросхемы определенного типа, значительно меньше, чем для производства полупроводниковой схемы того же типа. Поэтому то минимальное количество схем, прн котором производство становится рентабельным, также оказывается меньше при гибридно-пленочной технологии, чем при полупроводниковой. Тем не менее для производства всегда выгодно минимизировать номенклатуру гибридных микросхем различного функционального назначения и проектировать схему так, чтобы она выполняла более одной функции, а окончательный выбор функции оставлять за потребителем. В этом случае реализация функционального назначения гибридных микросхем по заказу потребителя производится на одном из последних этапов их производства, например при сборке, за счет применения определенного варианта коммутации элементов и компонентов. Подход такой же, как и при проектировании полупроводниковых микросхем на основе БМК и ПЛМ.
Конечно, в каждом частном случае могут оказаться важными и другие аспекты, но перечисленные выше всегда служат общим ориентиром. Отметим, что онн подтверждают особую перспективность пленочного гибридного варианта для аналоговых и линейных микросхем. Наличие большого числа контактных узлов, сварных соединений несколько снижает надежность гибридных микросхем по сравнению с полупроводниковыми, но использование при их производстве пленочных и навесных пассивных и активных компонентов, предварительно отобранных, определяет широкий диапазон применения гибридных микросхем, оправдывает целесообразность и перспективность их производства как схем частного применения при разработке микроэлектронной аппаратуры любой серийности.
Подводя итоги, следует сделать вывод о том, что гибридные микросхемы имеют ряд преимуществ с точки зрения конструктора электронной аппаратуры: они обеспечивают широкий диапазон номиналов пассивных элементов, меньшие пределы допусков и лучшие электрические характеристики этих элементов (более высокая добротность, температурная и временная стабильность, меньшее количество и менее заметное влияние паразитных элементов); в них могут быть использованы почти любые дискретные компоненты, в том числе полупроводниковые БИС, при мелкосерийном производстве они дешевле полупроводниковых примерно одной и той же функциональной сложности; подготовка персонала для производства гибридных микросхем осуществляется сравнительно просто. Основными конструктивными и схемными элементами и компонентами как пленочных, так и толстопленочных гибридных микросхем являются: диэлектрическая подложка; пленочные резисторы, конденсаторы, проводники и контактные площадки, а также рас- пределенные пленочные )кС-, Т.С- и И.С-структуры; навесные бескорпусные полупроводниковые приборы и микросхемы; навесные миниатюрные пассивные компоненты; корпус.
5.2. ПОДЛОЖКИ Подложки служат диэлектрическим и механическим основанием для пленочных и навесных элементов и теплоотводам, Для обеспечения заданных электрических параметров микросхем материал подложки должен абладатьс высоким коэффициентом теплопроводиости для эффективной передачи тепла от тепловыделяющих элементов (резисторов, диодов, транзисторов) к корпусу; высокой механической прочностью, обеспечивающей целостность ки с нанесенными элементами как в процессе изготовления подложки с н ия, пайка, стамикросхемы (разделение на платы, термокомпрессия, п, у павка платы в корпус и т.
д.), так н при ее эксплуатации в условиях термоциклирования, термоударов и механических воздействий; высокой химической инертностью к осаждаемым материалам для снижения време еменной нестабильности параметров пленочных элементов, обусловленной физико-химическими процессами на границе раздела пленка †подлож и проникновением ионов из подложки в пленку; ат ы в п оцсссак стойкостью к воздействию высокой температурь р элементов и установки навесных компонентов; формирования эл 4 стойкостью ю к воздействию химических реактивов в процессе подготовки поверхности подложки перед нанесением пленок, ири электрохимическнх обработках и химическом осаждении пленок; способностью к хорошей механической обработке (полировке, резке) .
Материалы подложки и нанесенных на нее пленок должны иметь незначительно различающиеся ТКЛР для обеспечения достаточно мал ~х механических напряжений в пленках, вызывающих их ать сланвание и растрескивание при охлаждении подложки после нан- есепия птеночных Элементов. Для маломощных гибридных микросхем в качестве материала подложек можно применять бесщелочные боросиликатные стекла С41-1 С48-3, а также ситаллы (стеклокристаллические материалы). По с авнению с ситаллами стекла имеют меньшую теплопров д" и ность, что не позволяет использовать их при повышенных уровнях мощности.
Ситаллы имеют ряд преимуществ перед стеклами: они хорошо обрабатываются, выдерживают резкие перепады температ ы, обладают высоким электрическим сопротивлением, а по ме. туры, о л ханической прочности в 2...3 раза прочнее стекла. Д иля мощных микросхем применяют керамику (поликор), а для особо моцгных— бериллиевую керамику, имсюьцую очень высокую теплопроводность. 152 Структура материала подложки и состояние ее поверхности оказывают существенное влияние на структуру пленок и характеристики пленочных элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
