Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Электронные вычислительные машины 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

присвоены следующие цифры: I, 5, 6, 7 - полупроводниковые ИС (обозначение 7 присвоено бескорпусным ИС); 2, 4, 8 -гибридные ИС; 3 -прочие ИС.

Полупроводниковые ИС.Они являются основными элементами ЭВМ. Имеют высокую надежность, обеспечивают большую плотность упаковки элементов и низкую стоимость при крупносерийном производстве.

Полупроводниковые ИС изготовляют на специализированных предприятиях. Наряду с этим применяют микросхемы специального назначения со специфическими функциями н электрическими характеристиками. Разработка и производство таких микросхем осуществляются неспециализированными предприятиями, так как потребность в них относительно небольшая.

В качестве микросхем специального назначения широко применяют гибридные тонко- и толстопленочные интегральные схемы (ГИС), которые дают возможность получения высококачественных пассивных элементов. Паразитные емкости пленочных резисторов примерно в 10 раз меньше, чем у диффузионных, и последующая подгонка дает возможность повысить точность резисторов до ±0,1%.

Недостатками ГИС являются низкая плотность компоновки более высокая стоимость и малая надежность.

Тип микросхемы выбирают прежде всего исходя из показателей назначения, определяющих соответствие их требованиям технических условий.

Полная номенклатура параметров микросхем, выпускаемых промышленностью, приводится в справочниках и отраслевых стандартах. Эта номенклатура постоянно пополняется схемами вновь освоенными промышленностью.

При выборе типа микросхемы необходимо также учитывать эф- фективность их производства и эксплуатации.

Производство полупроводниковых ИС требует больших капи-тальных затрат и оправдывает себя прн достаточно большом объеме производства (более 50 тыс. в месяц). Наиболее дешевыми при мелкосерийном производстве являются толстопленочные ГИС. При одинаковых рабочих характеристиках тонкопленочные ГИС будут дешевле толстопленочных, если они изготовляются в количестве больше 10 тыс. в месяц.

При мелкосерийном производстве простота разработки и произ-; водства обеспечивают преимущество ГИС.

В табл. 14.1 приведена сравнительная характеристика парамет--ров различных типов микросхем. Для оценки показателей исполь-. зована четырехбалльная шкала: 3 -отлично; 2 - хорошо; 1 -;удов-] летворительно; О -неудовлетворительно.

В каждом конкретном случае необходимо учитывать дополни- тельные (специфичные) показатели (перспективность изделия, со- стояние производственной базы и др.).

Микросборка представляет собой микрозлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала, состоящее из элементов и (или) компонентов, размещенных на общей подложке, разрабатываемое для конкретной аппаратуры с целью улучшения показателей ее миниатюризации и рассматриваемое как единое целое с точки зрения требований к приемке, поставке и эксплуатации.

Таблица 14.1

Наименование параметра

пассивных

Предельная мощность Предельное напряжение Быстродействие Интеграция элементов Паразитные связи Точность и стабильность элементов Надежность

Стоимость подготовки пронзводства Стоимость при крупносерийном производстве

Стоимость при мелкосерийном производстве

Длительность производственного ла

Число операций процесса

Капитальные затраты на оборудование

Воспроизводимость процесса Трудоемкость монтажных работ

ЦИК-технологического i иа оборудова-техиологического

Полупровод-

Тонкопле-

Толстопле-

никовые

ночные

ночные

схемы

Выпуск микросборок характеризуется малым объемом и большой номенклатурой, что ограничивает выбор методов их изготовления.

ГЛАВА 15 ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

15.1. Подложки тонкопленочных микросхем

Тонкопленочными интегральными микросхемами называются микросхемы, все элементы и межсоединения которых выполнены На одной общей подложке в виде пленок из резистивных, диэлектрических, проводящих и других материалов толщиной от



нескольких сотых до десятых долей микрометра (но не более 1 мкм).

Пассивные элементы схемы (резисторы, конденсаторы и др.) изготовляют методами тонкопленочной технологии; активные элементы схемы (диоды, транзисторы и др.)-по обычной технологии, но в миниатюрном или бескорпусном оформлении и монтируют на подложке.

Тонкопленочные микросхемы, в которых используются навесные активные элементы, называют гибридными интегральными микросхемами.

Достоинства тонкопленочных микросхем - возможность получения резисторов и конденсаторов с широким диапазоном номиналов и точными параметрами, высокая температурная стабильность их и возможность автоматизации процесса напыления.

Надежность повышается за счет сокращения числа соединений в схеме и уменьшения механических напряжений от ударов, ускорений и вибраций вследствие уменьшения массы. Ускорение в \000g воздействует на элемент с массой 1 мг силой 0,01 Н.

Основной недостаток тонкопленочных интегральных микросхем- невозможность изготовления в настоящее время по тонкопленочной технологии активных элементов схемы. Это связано с трудностью получения монокристаллических полупроводниковых пленок на аморфных и поликристаллических подложках, обычно применяемых для тонкопленочных микросхем. Необходимость в монтаже активных элементов снижает надежность и увеличивает стоимость микросхем.

Конструктивной основой тонкопленочных микросхем является изоляционная подложка, которая существенно влияет на параметры тонких пленок и надежность всей схемы. Общие требования, предъявляемые к подложке независимо от конструкции и назначения микросхем, следующие: гладкая поверхность, высокая плоскость, беспористость, механическая прочность, близость коэффициентов термического расширения подложки и пленки, хорошая теплопроводность, стойкость к термоударам, химическая стойкость, большое удельное электросопротивление, низкая стоимость.

Гладкая поверхность {Ra 0,01 ...0,04 мкм) необходима для обеспечения однородности н воспроизводимости электрических параметров схемных элементов. Например, шероховатость поверхности может влиять непосредственно на эффективную длину пробега 31лектронов.

Плоскостность поверхности (особенно волнистость) влияет на четкость линий при фотолитографическом процессе. Если поверхность фоторезиста не имеет хорошего контакта с фотошаблоном, то четкость отдельных участков будет ухудшаться. Отклонения от плоскостности допускаются в пределах 0,1 ...5 мкм/мм.

Беспористость (высокая плотность) материала подложки позволяет исключить интенсивное газовыделение, так как

плотные материалы (сапфир и некоторая керамика) могут нагреваться до высоких температур и обезгажены более тщательно.

Механическая прочность зависит от модуля упругости. Подложки должны обладать значительной механической прочностью при небольших толщинах. В процессе обработки подложки могут возникать поверхностные трещины, которые снижают модуль упругости.

Стойкость к термоударам характеризуется коэффициентом термического расширения, который определяет напряжения, возникающие в подложке при резком изменении температуры.

Химическая стойкость подложки важна на всех стадиях ее обработки. Наиболее высокую химическую стойкость имеют подложки из оксида бериллия и сапфира. На них не оказывают действия растворы на основе плавиковой кислоты и длительное пребывание во влажной среде.

Большое удельное электросопротивление и хорошая теплопроводность являются важными требованиями в связи с повышением уровня интеграции микросхем. Первыми материалами, из которых изготовлялись подложки, были стекло и керамика.

Стеклянные подложки имеют гладкую поверхность и обладают хорошей адгезией со всеми материалами, применяемыми для изготовления тонкопленочных микросхем. К недостаткам подложек из стекла относятся плохая теплопроводность, малая прочность и трудности, связанные с механической обработкой.

Керамические подложки обладают повышенной механической прочностью и теплопроводностью. Их применяют для схем, рассеивающих большие мощности. Максимальная высота неровностей полированной керамической подложки из материала 22ХС составляет 0,02 мкм, что допустимо при толщине пленки не менее 0,1 мкм. Возможность получения сквозных отверстий в подложке позволяет присоединять обычные элементы (транзисторы, диоды и др.), что расширяет функциональные возможности схемы. Сквозные отверстия используют также для проволочных выводов, которые перед пайкой расклепывают в отверстиях.

В настоящее время основным материалом, применяемым для изготовления подложек, являются ситаллы (марка СТ-50-1 и др.), которые получают термической обработкой стекла. При такой обработке стекло выдерживают некоторое время при температуре, близкой к температуре плавления, что приводит к частичной кристаллизации и образованию мелкой однородной и равномерно распределенной кристаллической структуры. По своим физико-механическим свойствам ситалл превосходит стекло, так как имеет большую теплопроводность, теплостойкость и механическую прочность. Его можно прессовать, вытягивать, выдувать, прокатывать и отливать. Температура деформации ситалла составляет 1150С. Материал выдерживает резкие перепады температур в воздушной среде (от -1-700 до -60 °С). Ситалл обладает высоким электрическим со-



противлением, которое уменьшается с повышением температуры до 400°С, и имеет высокую химическую стойкость.

Для изготовления подложек ограниченного применения используют фотоситалл и монокристаллнческие материалы.

Фотоситалл получают путем кристаллизации светочувстви-1 тельного стекла. Основными составными частями фотоситалла яв-] ляются оксиды кремния (75%), лития (11,5%), алюминия (10%) и калия (3,5%) с небольшими добавками азотнокислого серебра! и диоксида церия. Фотоситалл инертен к кислотам, обладает высо-Г кой механической и термической стойкостью. При воздействии уль- трафиолетового облучения на фотоситалле проявляется конфигу-! рация рисунка фотошаблона.

Наиболее перспективными являются монокристаллнческие материалы и, в частности, синтетический сапфир. На под-! ложках из таких материалов можно получать активные элементы! схемы. Подложки из сапфира обладают хорошими физико-механи-1 ческими свойствами и однородным составом. Однако такие подлож-1 ки имеют высокую стоимость. Высокой теплопроводностью обла- дают алюминиевые подложки с оксидным слоем в качестве электроизоляции. Подложки тщательно очищают, так как любые за- грязнения ухудшают условия конденсации, влияют на текстуру тонкой пленки и ее адгезию. Подложки из ситалла очищают кипяче-1 нием в водном растворе перекиси водорода и аммиака. Затем про- изводятся промывка, кипячение в дистиллированной воде и сушкг в парах изопропилового спирта. Очищенные подложки хранят в эксикаторах или в 95%-ном этиловом спирте. Непосредственно перед напылением подложки подвергаются окончательной очистке в вакуумной камере с помощью ионной бомбардировки. При этом! удаляются поверхностные слои материала вместе с различными загрязнениями и адсорбированными газами.

Наиболее простой метод контроля качества очистки - испытан ние на разрыв высыхающей пленки дистиллированной воды. Пр этом подложку погружают в сосуд с дистиллированной водой при 20°С и вынимают из воды в вертикальном положении. В течение 1 мин наблюдают за поверхностью подложки. Подложка считается свободной от загрязнений, если водная пленка распределяется по! ее поверхности тонким сплошным слоем в течение не менее 1 мин. Если поверхность загрязнена, то пленка будет разрываться и стяги- ваться к смоченным участкам.

Для количественной оценки степени смачиваемости поверхности измеряют угол смачивания, который зависит от соотношения сил! когезиц внутри капли и адгезии между подложкой и каплей. Чем меньше этот угол, тем лучше качество очистки. Значение угла смачивания не должно превышать 3°.

Метод царапины основан на измерении усилия перемещения ме--таллической иглы (обычно титановой) по поверхности подложки. При таких испытаниях увеличивают груз до тех пор, пока не полу-

чат видимой царапины. Этот способ оценки чистоты подложки дает воспроизводимые результаты и является весьма чувствительным к поверхностным загрязнениям, которые играют роль смазки. Чистые поверхности обладают высоким коэффициентом трения. Для получения видимой царапины на неочищенных стеклах требуется груз 400 г, а для хорошо очищенных - всего 30 г. Степень очистки можно установить используя контроль электропроводности очищающей дистиллированной воды до и после промывки.

15.2. Элементы тонкопленочных интегральных микросхем

Основными элементами тонкопленочной интегральной микросхемы являются резисторы, конденсаторы и соединительные проводники.

а) i]


Резисторы. Их выполняют в виде полосок различной формы (рис. 15.1, а-г). Отношение длины к ширине у таких резисторов много больше единицы. В отдельных случаях бывает необходимо изготовить резисторы, у которых отношение длины

к ширине меньше единицы. Трудность изготовления таких резисторов заключается в том, что ширина резистора получается малой. При большой длине резистора ему придают Г- или П-образ-ную форму.

Сопротивление определяют из соотношения

Рис. 15.1. Тонкоплеиочиые резисторы: а - прямоугольный; б - составной нз прямоугольных полосок; в -меандр; г -змейка

(15.1)

где ро -удельное сопротивление материала; / - длина резистивной пленки; d - толщина; b - ширина.

Основные характеристики резистивной. пленки. Основной характеристикой резистивных пленок является удельное сопротивление рк - сопротивление постоянному току, измеренное между противоположными сторонами квадрата. Значение удельного сопротивления (Ом/П) не зависит от размеров квадрата и определяется только материалом и толщиной пленки:

9K=Po/d.

Понятие удельного сопротивления специфично для микроэлектроники и не применяется в других областях техники. Сопротивление резистора можно представить в следующем виде:

(15.2)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.