Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Обкладки толсетопленочных конденсаторов изготавливаются из паст с высоким (более 70%) содержанием таких металлов, как палладий, золото, сплавов палладнй — золото и др. Проводники, содержащие золото, имеют р, 0,005 Ом/С). Конструкции подгоняемых конденсаторов. Иногда возникает необходимость конструирования пленочных конденсаторов с повышенной точностью воспроизведения емкости, превосходящей технологические возможности способа их изготовления, или конденсаторы, емкость которых может изменяться в определенных пределах. В этом случае в конструкции пленочного конденсатора приходится предусматривать кроме основной секции 1бб а) г/ Рис. Ь.10.
Конструкции подгоииеммх плеионимх иоидеисаторои: С- веркняи обклалкас 2 в волсоно ине веянии, р — ннв няя обклалкас 4 в лнвлекернв; б — иро оловнвв «ере йнкв с неизменяемой емкостью участок, емкость которого можно каким- либо способом изменять, Подгонка может осуществляться как в сторону уменьшения (отрезанием секций, рис. 5.10, а, г, д), так и в сторону увеличения (подключением секций рис. 5.10, б, в) емкости. Увеличение емкости конденсатора при подгонке возможно с помощью проволочных перемычек (рис 5.10, б, в). Величина добавочной емкости определяется площадью обкладки дополнительно подключаемой секции.
На рис. 5.10, г изображена другая, так называемая «матричная» конструкция пленочного конденсатора со ступенчатым изменением емкости в очень широком диапазоне. Обкладки ! и 3 этого конденсатора представляи>т собой гребенки, которые разделены общим диэлектрическим слоем 4, В местах пересечения пленочных проводников, принадлежащих разным слоям, образуются секции конденсатора, которые можно отсоединить разрывом проводника на заданном участке.
Конструкция конденсатора с матричными секциями показана на рис. 5.10, д Конструкции пленочных индуктивностей. В аналоговых микросхемах довольно часто необходимо использовать индуктивные элементы. Они входят в состав колебательных контуров автогенера- 167 а) Рис. 6. !!. Тонкопленочные спиральные иидуктивиости круглой (а, б) и квадратной формы торов, полосовых фильтров, цепей коррекции частотных характеристик и г. д. Топология пленочных индуктнвностей представлена на рис. 5.!!. Они представляют собой плоские спирали из проводящего материала.
Значения индуктивности пленочных спиралей определяются характеристиками электромагнитного поля, возникающего вокруг витков при прохождении через них переменного тока. С целью повьппения добротности спиральных катушек индуктивности стремятся получить образующие их проводники большой толщины (30...!00 мкм). С этой целью проводят электрохимическое осаждение меди или золота (в ответственных изделиях) на тонкий под ,. слой титана или ванадия. Ин4уктивность круглой пленочной спирали, нГ, при (л„)3,5 1л„ определяется по следующей приближенной формуле: 26ст, л !'+ ад//Х (5.13) ср где 0,р — — 0,5(а)а+0„„) — средний диаметр витка, см; Ь=п1+Ь— ширина обмотки, см; ! — шаг обмотки, см; Ь вЂ” ширина проводника; а — количество витков спирали.
При одинаковый габаритных размерах и числе витков индуктивность квадратной катушки в 1,27 раза больше индуктивности круглой катушки. Площадь, занимаемая одной спиральной катушкой, не превышает в современных микросхемах 1 см . Максимальное число витков, которые можно разместить на этой площади, определяется разрешающей способностью технологического процесса создания катушки, в частности величиной Ь „. При Ь „=50 мкм значение индуктивности пленочных катушек составляет примерно !О мкГн, их добротность лежит в пределах 80...! 20 при оптимальном соотношении внутреннего и наружного диаметров спирали О,„/1л„0,4. 168 На характеристики спиральных пленочных индуктивностей влияют значения их собственной емкости Са и сопротивления обмотки г.а.
От собственной емкости зависит собственная резонансная частота )а катушек, которая оценивается по приближенной формуле !о= г/41с„т)е„ где с= 3 1О" м/с — скорость света, с/чр, — скорость распространения электромагнитной волны между витками спирали, !с„ — полная длина пленочного проводника спирали.
Необходимая толщина пленочной спирали зависит также от рабочей частоты и определяется глубиной проникновения Ь электромагнитной волны в материал пленочного проводника (скин-эффект): 5=К1 д.. На индуктивность и добротность оказывают влияние металлические элементы конструкции микросхемы, расположенные вблизи катушки индуктивности. Размагннчивающее действие вихревых токов, наведенных в близлежащем металлическом предмете (например, в крышке корпуса), снижает индуктивность спиральной катушки.
Снижается в результате этого и ее добротность, так как возникают дополнительные потери электромагнитной энергии катушки в области формирования вихревых токов. Этот эффект может быть использован для подстройки индуктивных элементов, например использованием подвижной перемещаемой металлической пластины, параллельной подложке, на которой размещена пленочная катушка индуктивности.
5.4. КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ КОММУТАЦИИ Электрические соединения элементов и компонентов осуществляются с помощью довольно сложной в топологическом отношении системы пленочных проводников, контактов проводников с пленочными элементами микросхемы и контактных площадок под навесные компоненты и внешние выводы. Электрофизические свойства проводников и контактных площадок в значительной степени определяются свойствами применяемых материалов, к которым предъявляется ряд требований: низкое удельное сопротивление; хорошая адгезия к подложке; высокая антикоррозийная стойкость; обеспечение низкого и воспроизводимого переходного сопротивления контакта; возможность присоединения (пайки или сварки) выводов навесных компонентов и проволочных перемычек, совместимость технологии нанесения проводников и контактных площадок с технологией изготовления других элементов микросхем.
Самым распространенным материалом тонкопленочных проводников и контактных площадок в гибридных микросхемах повышенной надежности является золото с подслоем хрома, нихрома или титана. Подслой обеспечивает высокукз адгезию, а золото — нужную проводимость, высокую коррозионную стойкость, возможность пайки и сварки.
Толщина пленочных проводников обычно составляет 0,5... !6Э ... ! мкм. В аппаратуре с менее жесткими требованиями к надежности в качестве проводников используют пленки меди или алюминия с подслоем хрома, нихрома или титана. Для предотвращения окисления меди и улучшения условий пайки или сварки ее покрывают никелем, золотом или серебром. Алюминий обладает достаточно высокой коррозионной стойкостью и может использоваться как с защитным покрытием никеля для обеспечения возможности пайки, так и без него, если присоединение навесных компонентов и внешних контактов осуществляется сваркой. Толщина медных н алюминиевых проводников приблизительно равна ! мкм, а толщина никелевого или золотого покрытия обычно составляет десятые — сотые доли микрометра.
В толстопленочных микросхемах для формирования коммутационных проводников и контактных площадок применяют проводниковые пасты. Следует отличать многослойную разводку от многоуровневой, когда создается система коммутации элементов и компонентов гибридной микросхемы в несколько этажей (уровней), разделенных слоем диэлектрика. В каждом из уровней разводка может быть многослойной.
Конструкции многоуровневой разводки. Рост функциональной сложности устройств, использование многовыводных полупроводниковых БИС в качестве компонентов гибридной микросхемы обусловило необходимость создания в ней многоуровневой разводки. К системе многоуровневой разводки предъявляют следующие требования: высокая плотность монтажа; качественная межуровневая ш изоляция; малое и постоянное во времени переходное сопротивление контактов в областях контактирования проводников разных слоев; малые сопротивления проводников и паразитные емкости; высокая механическая прочность; эффективный перенос тепла от элементов, компонентов и кристаллов к теплоотводящим поверхностям; низкая стоимость.
Эти требования удовлетворяются подбором применяемых материалов, конструкцией и технологией изготовления. Так, например. материалы изолирующих слоев должны обладать низкой диэлектрической проннцаемостью, высокой электрическойв прочностью и высоким сопротивлением изоляции. Известно очень большое число способов создания многоуровневой тонкопленочной разводки на жестких основаниях (более 500). На практике реализуются конструктивно-технологические варианты с использованием: неорганических или органических (рис. 5.)2) диэлектрических слоев; воздушного зазора (рис. 5.(3, а, в) и обеих сторон гибкой подложки (рис.
5.!3, б); оксида алюминия, получаемого путем локального сквозного окисления последовательно наносимых слоев алюминиевой пленки (см. $2.!О), термопластиков в качестве межслойных диэлектриков и некоторые другие. 170 Е 7 б Ууа 44 л а) а) б Раб б) б ууп Уб 7 Рис. 5.12. Многоуровнсваи разводка в большой гибридной микросхеме, предполагаютиан установку полупроводниковых микросхем поверх уровней разводки (а) и непосредственно на теплоотводпшую подложку (б) и (а): второй слпй ли . «рика, 4- ансон й ывпл гиб.
.рилнпй иикра е ы, 5 — ткурсв ый п ре«пгг. 6 в верный урс енк развпзки, У.. ристал пслупрпвплннксвсй БИС; 6 в второй чреве раазслкн Š— загни н « ппкрытие, ГО в ывплы пплут~ро. плникпвпй ВИС Рис. 5.13. Фрагменты конструндий многоуровневой разводки гибридной микросхемы с использованием воздушного зазора в качестве дизлекгричесной изолннни. вариииг нг г — вмзианн й слой: 2. виши ный слив 2 прп лиший слой: 4 в пленачнз пере. ныч а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
