Методические указания к лабораторным работам (560524), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При этом конструктивные параметры ИС принимаются типовыми. Расположение выводов бескорпусной ИС соответствует корпусной.Полупроводниковые диоды и транзисторы заменяются бескорпусными. Выбор бескорпусных диодов и транзисторов производится по функциональным параметрам, которые должны соответствовать параметрамкорпусных приборов.Информация по бескорпусным полупроводниковым приборамприведена в приложении 1.2.7Резисторы постоянные и переменные выбирают по номинальномузначению и отклонению номинала, мощности и массогабаритным показателям.
Справочные данные по бескорпусным резисторам приведены в приложении 1.3.Конденсаторы постоянной и переменной емкости выбирают изгруппы керамических (КТ4-27,28,29, К10-9, К10-17в) и группы оксиднополупроводниковых (К53-15, К53-16, К53-19, К53-22, К53-26 и др.) по номинальному значению и отклонению емкости, напряжению, приложенномук обкладкам и массогабаритным показателям. Для керамических конденсаторов необходимо учитывать группу температурного коэффициента емкости, характеризующего изменение емкости конденсатора в диапазоне рабочих температур.
Справочные данные по бескорпусным конденсаторам приведены в приложении 1.4.Эксплуатационные параметры всех выбранных компонентовдолжны соответствовать условиям эксплуатации МСБ.Выбор конструктивно-технологического варианта изготовленияМСБ проводится на ранних стадиях разработки МСБ. Здесь требуется учитывать комплекс конструктивно-технологических ограничений, электрические, физико-химические свойства используемых материалов, предполагаемую технологию изготовления платы МСБ.Основное внимание следует уделить выбору метода полученияконфигурации тонкопленочных элементов, обусловливающего ряд конструкторско-технологических ограничений на разработку платы МСБ. Краткая характеристика методов свободной маски, контактной маски, фотолитографии с последующим селективным травлением одного или двух рабочих слоев дана в [1.3].Метод свободной маски используется при изготовлении МСБ смалой и средней степенью интеграции, если не требуется высокая плотность компоновки и не предъявляются высокие требования к точности параметров пассивных элементов (±15%).
При использовании биметаллических трафаретов без больших трудностей достигается абсолютная погрешность размеров порядка ±20 мкм.При применении свободных масок рекомендуется такая последовательность формирования слоев:1) резисторов;2) проводников и контактных площадок;3) межслойной изоляции;4) проводников;5) нижних обкладок конденсаторов;6) диэлектрика конденсаторов;87) верхних обкладок конденсаторов;8) защитного слоя.В каждом конкретном случае возможно упрощение типовой последовательности. Например, при отсутствии пленочных конденсаторов исключаются операции 5,6,7; при отсутствии изолированных пересеченийпроводников - операции 3,4.Метод контактной маски применяется в том случае, когда требуется достаточно высокая точность геометрических размеров пленочных элементов (абсолютная погрешность порядка 2 мкм).В качестве материала контактной маски используют фоторезистили легко растворимые в слабых травителях металлы (медь, алюминий,магний, никель и др.).
Металлические маски отличаются повышенной термостойкостью.Метод двойной фотолитографии используется для получения высокой плотности компоновки, высокой точности резисторов. Метод высокопроизводительный не требует наличия вакуумных камер.Метод фотолитографии основан на нанесении резистивных и проводящих пленок на всю поверхность подложки с последующим селективным травлением пленок, не защищенных фоторезистом.Некоторые характеристики методов формирования пленочныхэлементов приведены в табл. 1.1.Таблица 1.1МетодМинимальная ТочностьЗатраты вОбластьпримененияширина элеобеспечения произмента, мкмзазора, мкмводствеСвободная 200...250МалыеМелкосерийное±(30...50)производствомаскаКонтакт100...150ОтносиМелкосерийное±(20...30)производствоная маскательныеФотолито- 50...80СредниеСерийное,±(10...20)массовоеграфияпроизводствоДля тонкопленочных МСБ, содержащих резисторы, проводники иконденсаторы используют совместно масочный и фотолитографическийметоды.
Возможны при этом два варианта технологии. Первый вариантсодержит следующую последовательность операций:oнапыление резисторов через маску;oнапыление проводящей пленки на резистивную;oфотолитография проводящего слоя;9поочередное напыление через маску нижних обкладок, диэлектрикаи верхних обкладок конденсаторов;oнанесение защитного слоя.Второй вариант содержит операции:oнапыление сплошных резистивной и проводящей пленок;oфотолитография и селективное стравливание проводящего слоя;oнапыление через маску нижних обкладок, диэлектрика и верхнихобкладок конденсаторов;oнанесение защитного слоя.Второй вариант - двойная фотолитография с последующим селективным химическим травлением рабочих слоев позволяет лучше использовать площадь подложки, так как ширина проводника в месте перекрытияравна ширине резистора (совмещение слоев обеспечивается автоматически).
Однако этот метод требует учета технологической совместимости материалов пленок с точки зрения избирательного удаления отдельных слоев.oРасчет конфигурации пленочных элементовТиповые конструкции тонкопленочных резисторов изображены нарис. 1.2, 1.3.Рис. 1.2. Конструкция резистора прямоугольной формы: а – структурарезистора; б - прямоугольная полоска с К>10; в - прямоугольнаяполоска с К<1.10Рис. 1.3. Конструкции резисторов сложной формы: а - составной;б - меандр; в - Z-образный.Исходными для расчета пленочных элементов являются схемотехнические данные и технологические возможности изготовления. Цель расчета - выбор материалов и определение геометрических размеров и формпленочных элементов, обеспечение получения элементов с воспроизводимыми и стабильными параметрами.
При этом необходимо придерживатьсяопределенных принципов, позволяющих комплексно решать поставленнуюзадачу по разработке топологии МСБ. Такими принципами являются:• минимизация площади, занимаемой элементами, компонентами исхемой в целом; минимизация числа пересечений межэлементныхсоединений;• равномерное расположение элементов и компонентов по площадиподложки микросборки;• минимизация числа используемых материалов для реализациипленочных элементов;• повышение степени интеграции элементов и технологических процессов.Пленочные резисторы в структурном отношении представляют собой полоску резистивной пленки, снабженную пленочными контактнымиплощадками с низким сопротивлением.
Для изготовления пленочных резисторов используют разные материалы: металлы, сплавы, соединения, керметы. Характерной особенностью пленок является зависимость удельногообъемного сопротивления материала пленки ρ0 от ее толщины d. Для каждого материала определена толщина, при которой ρ0 материала являетсяоптимальным. Поэтому в пленочной технологии для каждого материалаотношение ρ0 /d= ρкв - величина постоянная.11Условно ρкв определяется как сопротивление квадрата резистивной пленки, не зависящее от размеров квадрата, и оценивается в Ом/кв.При этом сопротивление пленочного резистора определяется какR = ρкв·K,где K = (l/b ) - коэффициент формы резистора.Для группы резисторов с различными номинальными значениями,изготовленной из одного материала, оптимальное значение квадрата резистивной пленки ρкв.opt по критерию минимальной площади, занимаемойтонкопленочными резисторами, рассчитывается по формулеρкв.opt=(1-γΚ)(nι =1Ri /nι =11/Ri)1/2, (1.1)где Ri - номинальное значение сопротивления i-го резистора; n - число резисторов в схеме; γK- погрешность коэффициента формы.Погрешность коэффициента формы γK зависит от погрешностейгеометрических размеров: длины Δl и ширины Δb резистора:γK = (Δl/l)+ (Δb/b) .Для масочных методов изготовления Δl=Δb=10 мкм, а для фотолитографии Δl=Δb=5 мкм.Допустимая погрешность коэффициента формы γK доп:γK доп = γR - γρкв - γ t - γτ - γ Rk ,(1.2)где γR - производственная погрешность, определяемая относительно изменения сопротивления пленочного резистора, вызванного любыми дестабилизирующими факторами и обусловленная технологическими погрешностями производства; γρкв=Δρкв/ρкв - погрешность воспроизведения величины ρкв резистивной пленки, зависящая от материала, способа и условийнанесения резистивного материала; γ t=αR(tmax-20°C) - температурнаяпогрешность, αR - температурный коэффициент сопротивления материалапленки (см.
табл. приложения 1.7); γτ - погрешность, обусловленная старением пленки, вызванная медленным изменением структуры пленки во времени и ее окислением. Обычно для МСБ γτ не превышает 3% ; γ Rk - погрешность переходных сопротивлений контактов - зависит от технологических условий напыления пленки, сопротивления квадрата резистивнойпленки и геометрических размеров контактного перехода. Обычноγ Rk <2%.12Если подкоренное выражение в соотношении (1.2) отрицательно,то это означает, что изготовление резистора заданной точности из выбранного материала невозможно. В этом случае необходимо выбрать другойматериал с меньшим значением температурного коэффициента сопротивления материала пленки αR, либо ужесточить требования к параметрамтехнологического процесса изготовления МСБ.Конструкции тонкопленочных резисторов определяют по значению коэффициента формы К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
