Конструювання мікросхем і мікропроцесорів

Інформатика, програмування

Московський Державний інститут електроніки та математики

(Технічний університет)

Кафедра: РТУіС

Пояснювальна записка щодо виконання курсового проекту на тему:

"Конструювання мікросхем і мікропроцесорів"

Виконав: студентгрупи Р-72

Густов А.М.

Керівник: доценткафедри РТУіС,

кандидат технічних

наук Мішин Г.Т.

Москва, 1994

Завдання на курсове проектування

В даному курсовому проекті необхідно розробити комплект конструкторськоїдокументації інтегральної мікросхеми До 237 ХА2. За функціональнимпризначенням розробляється мікросхема є підсилювачпроміжної частоти. Мікросхема повинна бути виготовлена за тонкоплівковоїтехнології методом вільних масок (МСМ) у вигляді гібридної інтегральноїмікросхеми (ГІМС).

Рис. 1. Схема електрична принципова

Таблиця 1. Номінали елементів схеми:

| Елемент | Номінал | Елемент | Номінал | Елемент | Номінал | Елемент | Номінал |
| R1 | 950 Ом | R7 | 4,25 кОм | R13 | 1 кОм | R19 | 1 кОм |
| R2 | 14 кОм | R8 | 12,5 кОм | R14 | 3,5 кОм | C1 | 3800 пФ |
| R3 | 45 кОм | R9 | 500 Ом | R15 | 10 кОм | VT1-VT8 | КТ 312 |
| R4 | 35 кОм | R10 | 3 кОм | R16 | 3,5 кОм | E | 7,25 В |
| R5 | 12,5 кОм | R11 | 10 кОм | R17 | 2,5 кОм | | |
| R6 | 950 Ом | R12 | 500 Ом | R18 | 1 кОм | | |

Для подачі на схему вхідного сигналу і зняття вихідного до мікросхемипотрібно підключити деяку кількість навісних елементів. Одна зможливих схем включення наведена на наступному малюнку.

Рис. 2. Можлива схема включення

Таблиця 2. Номінали елементів схеми включення

| Елемент | Номінал | Елемент | Номінал |
| RA | 8,2 кОм | CB | 1 мкФ |
| RB | 43 Ом | CC | 0,033 мкФ |
| RC | 2,2 кОм | CD | 0,015 мкФ |
| RD | 1,5 кОм | CE | 4700 пФ |
| CA | 3300 пФ | CF | 3300 пФ |

Технічні вимоги:

Конструкцію мікросхеми виконати відповідно до електричноїпринциповою схемою по тонкоплівкової технології методом вільних масокв корпусі.

Мікросхема повинна задовольняти загальним технічним умовам ізадовольняти наступним вимогам:
- Гранична робоча температура - 150 (С;
- Розрахунковий час експлуатації - 5000 годин;
- Вібрація з частотою - 5-2000 Гц;
- Багаторазові удари з прискоренням 35;
- Удари одноразові з прискоренням 100;
- Прискорення до 50.

Вид виробництва - дрібносерійне, об'єм - 5000 на рік.

Анотація

Цялиною даного курсового проекту є розробка інтегральної мікросхемивідповідно до вимог, наведених у технічному завданні.
Мікросхема виконується методом вільних масок по тонкоплівковоїтехнології.

У процесі виконання роботи ми виконали такі дії іотримали результати:

- зробили електричний розрахунок схеми за допомогою програмиелектричного моделювання "VITUS", в результаті якого ми отрималинеобхідні дані для розрахунку геометричних розмірів елементів;

- зробили розрахунок геометричних розмірів елементів і отримали їхрозміри, необхідні для вибору топології мікросхеми;

- зробили вибір підкладки для мікросхеми та розташували на нійелементи, а також відповідно до електричної принципової схемизробили з'єднання між елементами;

- вибрали корпус для мікросхеми з тим розрахунком, щоб стандартнапідкладка з розміщеними елементами містилася в один з корпусів,рекомендованих ГОСТом 17467-79.

Введення

ПРиведом принципи роботи та основні характеристики розробляєтьсямікросхеми:

Мікросхема До 237 ХА 2 призначена для посилення та детектуваннясигналів ПЧ (проміжної частоти) радіоприймальних пристроїв не мають УКХдіапазону, а також для посилення напруги АРУ (автоматичного регулюванняпосилення). Широкосмуговий підсилювач ПЧ складається з регульованого підсилювачана транзисторах Т4, Т5 і Т6. Посилений сигнал надходить на детектор АМ -сигналів (амплітудно-модульованих сигналів), виконаний на складеномутранзисторі Т7, Т8. Низькочастотний сигнал з резистора R19, включеного доемітерний ланцюг, подається через зовнішній фільтр на попередній підсилювач
НЧ (низької частоти), а також через резистор R15 на базу транзистора Т3,що входить в підсилювач АРУ. Посилена напруга АРУ знімається з емітератранзистора Т2. Зміна напруги на емітер транзистора Т2 викликаєзміна напруги живлення транзистора Т1, а отже і йогопосилення.

На частоті 465 кГц коефіцієнт підсилення підсилювача ПЧ становить 1200
- 2500. Коефіцієнт нелінійних спотворень не перевищує 3%. Якщо вхіднийсигнал змінюється від 0,05 до 3 мВ, то зміна вихідної напруги неперевищує 6дБ. Напруга на виході системи АРУ при відсутності вихідногосигналу складає 3 - 4,5 В. Напруга живлення становить 3,6 - 10 В.
Споживана потужність не більше 35 мВт.

Аналіз завдання на проект

Мікросхема посилення проміжної частоти (ПЧ) До 237ХА2 може бутивиготовлена за тонкоплівкової технології із застосуванням навісних елементів.
Конструкція мікросхеми виконується методом вільного маски, при цьому коженшар тонкоплівкової структури наноситься через спеціальний трафарет. Наповерхні підкладки сформовані плівкові резистори, конденсатори, атакож контактні майданчики і межелементние з'єднання. Плівкова технологіяне передбачає виготовлення транзисторів, тому транзистори виконаніу вигляді навісних елементів, приклеєних на підкладку мікросхеми. Висновкитранзисторів приварюються до відповідних контактних майданчиків.

Електричний розрахунок принципової схеми

Електріческій розрахунок проводився за допомогою системи "VITUS".

Система VITUS - це комп'ютерне інструментальний засіброзробника електронних схем. Система VITUS дозволяє розрахуватиструми, напруги, потужності у всіх вузлах і елементах схеми, частотні іспектральні характеристики схеми. Система VITUS об'єднує в собікомп'ютерний аналог вольтметрів, амперметрів і ватметрів постійного ізмінного струму, генераторів сигналів довільної форми,багатоканального осцилографа, вимірювача частотних характе-них характеристик.

Система VITUS:
. дозволяє описувати принципову схему як в графічному вигляді, так і на вбудованому вхідному мовою;

. виводить необхідні результати розрахунку в графічному вигляді;
. забезпечена довідником параметрів елементів;
. працює під управлінням дружнього інтерфейсу.

Основним завданням електричного розрахунку є визначенняпотужностей, що розсіюються резисторами і робочих напруг на обкладкахконденсаторів. У результаті розрахунку були отримані реальні значенняпотужностей і напруг, які є вихідними даними для розрахункугеометричних розмірів елементів.

Результати розрахунку наводяться в розрахунку геометричних розмірівелементів.

Дані для розрахунку геометричних розмірів тонкоплівкових елементів

Таблиця 3. Дані для розрахунку резисторів

| Резистор | Рном, | (R | | Резистор | Рном, | (R | |
| | Вт | | | | Вт | | |
| R1 | 1,41 E-6 | 0,2 | 0,1 | R11 | 4,46 E-3 | 0,22 | 0,1 |
| R2 | 3,36 E-8 | 0,22 | 0,1 | R12 | 2,23 E-4 | 0,2 | 0,1 |
| R3 | 2,47 E-4 | 0,22 | 0,1 | R13 | 1,79 E-5 | 0,2 | 0,1 |
| R4 | 1,98 E-4 | 0,22 | 0,1 | R14 | 1,05 E-2 | 0,2 | 0,1 |
| R5 | 8,58 E-6 | 0,22 | 0,1 | R15 | 3,91 E-10 | 0,22 | 0,1 |
| R6 | 5,35 E-13 | 0,2 | 0,1 | R16 | 1,27 E-6 | 0,2 | 0,1 |
| R7 | 3,21 E-5 | 0,2 | 0,1 | R17 | 3,46 E-4 | 0,2 | 0,1 |
| R8 | 3,30 E-3 | 0,22 | 0,1 | R18 | 1,95 E-4 | 0,2 | 0,1 |
| R9 | 7,4 E-5 | 0,2 | 0,1 | R19 | 1,97 E-4 | 0,2 | 0,1 |
| R10 | 4,51 E-5 | 0,2 | 0,1 | | | | |

Таблиця 4. Дані для розрахунку конденсаторів

| Конденсатор | Uраб, В | | |
| C1 | 2,348 | 0,23 | 0,115 |

Розрахунок геометричних розмірів тонкоплівкових резисторів, виконаних методом вільного маски (МСМ)

1. Вихідні дані: а). конструкторські:, де

Rн - номінальний опір резистора;

(R - відносна похибка номінального опору;

pН - номінальна потужність;

T (max C - максимальна робоча температура МС; tекспл - час експлуатації МС. б). технологічні:, де

(((((( - абсолютна похибка виготовлення;

( lустан - абсолютна похибка суміщення трафарету;

- відносна похибка питомого опору.
2. Визначаємо діапазон, в якому можна вести розрахунок:

0,02 Rmax (

Бачимо, що нерівність не виконується, значить всі ці резисторивиготовити з одного матеріалу неможливо. Щоб ми все ж таки могли виготовитирезистори, треба розбити їх на дві групи і для кожної групи обрати свійматеріал.

Таблиця 5. Розбиття резисторів на групи

Розрахунок резисторів першої групи.

1. Визначаємо діапазон, в якому можна вести розрахунок:

0,02 Rmax <

Бачимо, що нерівність виконується, отже ці резисторивиконуються з одного матеріалу. Для того щоб резистори були як можнаменше виберемо матеріал з якомога більшою питомою поверхневимопором (). Зупинимо свій вибір на матеріалі "МЛТ-3М". Цейматеріал має наступні характеристики:

Таблиця 6. Матеріал для першої групи резисторів

| № | Найменування |, Ом/? | (R, 1/(C | P0, мВт/мм2 | S,%/103 час |
| 1 | Сплав МЛТ-3М | 200 -500 | 0,0002 | 10 | 0,5 |
| | (К0, 028,005, ТУ | | | | |

Як вже говорилося, краще взяти якомога більше, тобто вданому випадку це = 500. Цей матеріал має непоганіхарактеристиками, властивими резистивним матеріалами, а саме: низьким ТКС
((R), низьким коефіцієнтом нестабільності (старіння) (S), гарну адгезіюі технологічністю.

2. Обчислимо відносну температурну похибку:

= 0,0002 (150-20) = 0,026

3. Обчислимо відносну похибку старіння:

, де tісп - час випробування за яке визначено коефіцієнт старіння S; tісп = 1000 годин.

4. Обчислимо відносну похибку контактування:

= 0,01 - 0,03 (задамося = 0,01

5. Обчислимо відносну похибку форми:

(кф = (R - - - - = 0,2 - 0,1 - 0,026 - 0,025
-0,01 = 0,039;

6. Визначення виду резистора (Підстроювальний або неподстраіваемий):

(кф> (b/bmax, де bmax = 2 мм ((кф> 0,01 (резистор неподстраіваемий.

Перевага віддається неподстраіваемому резистори.

7. Обчислимо коефіцієнт форми резистора що розраховується:

= 950/500 = 1,9;

8. Визначення виду резистора (прямий або меандр):

Якщо коефіцієнт форми менше 10, то резистор прямій, а якщо більшедесяти, то резистор виготовляється у формі меандру. Перевага віддаєтьсяпрямому резистори. У даному випадку резистор виготовляється прямим.

9. Визначення ширини резистора за потужністю розсіювання:

10. Визначення основного розміру по заданій точності:

, де (l = (b = 0,02 за умови, що коефіцієнт форми більшеодиниці.

11. Вибір основного розміру:

(b = 0,78 мм

12. Визначення довжини резистора:

13. Перевірка проведених розрахунків :

Ом (розрахунок виконаний правильно!

На цьому етапі ми розрахували перший резистор з першої групи (R1).
Розрахунок інших резисторів цієї групи аналогічний і далі не наводиться.
Результати розрахунку всіх резисторів даної групи зведені в таблицю.

Таблиця 7. Результати розрахунку резисторів першої групи

| Резистор | Кф | bmin (, мм | bmin p, мм | b, мм | l, мм | Вид резистора |
| R1 | 1,9 | 0,78 | 0,0086 | 0,78 | 1,48 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R6 | 1,9 | 0,78 | 0,0000053 | 0,78 | 1,48 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R7 | 8,5 | 0,57 | 0,02 | 0,57 | 4,85 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R9 | 1 | 1,03 | 0,086 | 1,03 | 1,03 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R10 | 6 | 0,60 | 0,03 | 0,60 | 3,60 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R12 | 1 | 1,03 | 0,15 | 1,03 | 1,03 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R13 | 2 | 0,77 | 0,03 | 0,77 | 1,54 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R14 | 7 | 0,59 | 0,39 | 0,59 | 4,13 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R16 | 7 | 0,59 | 0,0043 | 0,59 | 4,13 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R17 | 5 | 0,62 | 0,083 | 0,62 | 3,10 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R18 | 2 | 0,77 | 0,10 | 0,77 | 1,54 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R19 | 2 | 0,77 | 0,10 | 0,77 | 1,54 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |

На цьому розрахунок резисторів першої групи завершено. Всі резисторивийшли прямими і неподстраіваемимі. Завдяки цьому розміри резисторівмінімальні, що дозволить розташовувати їх на підкладці компактно і знайбільшим ступенем інтеграції.

Розрахунок резисторів другої групи.

1. Визначаємо діапазон, в якому можна вести розрахунок:

0,02 Rmax <

Бачимо, що нерівність виконується, отже ці резисторивиконуються з одного матеріалу. Для того щоб резистори були як можнаменше виберемо матеріал з якомога більшою питомою поверхневимопором (). Зупинимо свій вибір на матеріалі "Кермет". Цейматеріал має наступні характеристики:

Таблиця 8. Матеріал для другої групи резисторів

| № | Найменування |, Ом/? | (R, 1/(C | P0, мВт/мм2 | S,%/103 час |
| 2 | Кермет К-50С | 5000 | 0,0004 | 10 | 0,5 |
| | ЕТО, 021,013, ТУ | | | | |

Цей матеріал володіє хорошими характеристиками, властивимирезистивним матеріалами, а саме: низьким ТКС ((R), низьким коефіцієнтомнестабільності (старіння) (S), гарну адгезію і технологічністю.

2. Обчислимо відносну температурну похибку:

= 0,0004 (150-20) = 0,052

3. Обчислимо відносну похибку старіння:

, де tісп - час випробування за яке визначено коефіцієнт старіння S; tісп = 1000 годин.

4. Обчислимо відносну похибку контактування:

= 0,01 - 0,03 (задамося = 0,01

5. Обчислимо відносну похибку форми:

(кф = (R - - - - = 0,22 - 0,1 - 0,052 -
0,025 -0,01 = 0,033;

6. Визначення виду резистора (Підстроювальний або неподстраіваемий):

(кф> (b/bmax, де bmax = 2 мм ((кф> 0,01 (резистор неподстраіваемий.

Перевага віддається неподстраіваемому резистори.

7. Обчислимо коефіцієнт форми резистора що розраховується:

= 14000/5000 = 2,8;

8. Визначення виду резистора (прямий або меандр):

9. Визначення ширини резистора за потужністю розсіювання:

10. Визначення основного розміру по заданій точності:

, де (l = (b = 0,02 за умови, що коефіцієнт форми більшеодиниці.

11. Вибір основного розміру:

(b = 0,82 мм

12. Визначення довжини резистора:

13. Перевірка проведених розрахунків :

Ом (розрахунок виконаний правильно!

На цьому етапі ми розрахували перший резистор з другої групи (R2).
Розрахунок інших резисторів цієї групи аналогічний і далі не наводиться.
Результати розрахунку всіх резисторів даної групи зведені в таблицю.

Таблиця 9. Результати розрахунок резисторів другої групи

| Резистор | Кф | bmin (, мм | bmin p, мм | b, мм | l, мм | Вид резистора |
| R2 | 2,8 | 0,82 | 0,0011 | 0,82 | 2,30 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R3 | 9 | 0,67 | 0,052 | 0,67 | 6,03 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R4 | 7 | 0,70 | 0,053 | 0,70 | 4,90 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R5 | 2,5 | 0,85 | 0,0185 | 0,85 | 1,03 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R8 | 2,5 | 0,85 | 0,36 | 0,85 | 2,13 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R11 | 2 | 0,91 | 0,47 | 0,91 | 1,82 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |
| R15 | 2 | 0,91 | 0,00014 | 0,91 | 1,82 | Прямий, |
| | | | | | | Неподстр. |

На цьому розрахунок резисторів другої групи завершено. Всі резисторивийшли прямими і неподстраіваемимі. Внаслідок цього розміри резисторівмінімальні, що дозволить розташовувати їх на підкладці компактно і знайбільшим ступенем інтеграції.

Розрахунок резисторів закінчений!

Розрахунок контактних переходів для резисторів першої групи

1. Вихідні дані для низькоомних резисторів:, де

Rн - номінальний опір резистора;

- відносна похибка контактування;

- питомий поверхневий опір; bmin - мінімальна ширина резистора ;

2. Розрахуємо максимально допустиме значення опоруконтактного переходу:

Ом;

3. Розрахуємо опір контактного переходу:

Ом;

4. Перевірка умови:

Rк доп має бути більше, ніж Rк п. Умова дотримується.

5. Знаходимо мінімальну довжину контактного переходу:

мм;

6. Знаходимо реальну довжину контактного переходу:

Решта резистори даної групи задовольняють цій умові.

Розрахунок контактних переходів для резисторів другої групи

1 . Вихідні дані для високоомних резисторів:, де

Rн - номінальний опір резистора;

- відносна похибка контактування;

- питомий поверхневий опір; bmin - мінімальна ширина резистора ;

2. Розрахуємо максимально допустиме значення опоруконтактного переходу:

Ом;

3. Розрахуємо опір контактного переходу:

Ом;

4. Перевірка умови:

Rк доп має бути більше, ніж Rк п. Умова дотримується.

5. Знаходимо мінімальну довжину контактного переходу:

мм;

6. Знаходимо реальну довжину контактного переходу:

Решта резистори даної групи задовольняють цій умові.

Розрахунок геометричних розмірів тонкоплівкових конденсаторів, виконаних методом вільного маски (МСМ)

1. Вихідні дані: а). конструкторські:, де

CН - номінальна ємність конденсатора;

(C - відносна похибка номінальної ємності;

Up-робоча напруга на конденсаторі;

T (max C - максимальна робоча температура МС; tекспл - час експлуатації МС. б). технологічні:, де

(((((( - абсолютна похибка виготовлення;

(lустан - абсолютна похибка суміщення трафарету;

- відносна похибка питомої ємк?? сті.

2. Вибір матеріалу діелектрика:

Як матеріал діелектрика будемо використовувати "СКЛО
Електровакуумні ". Характеристики цього матеріалу наведені в таблиці:

Таблиця 10. Матеріал діелектрика конденсатора

| Матеріал | С0, пФ/мм2 | (| tg (| Eпр, | (с, | S,%/1000ч |
| | | | | В/мкм | 10-4 | |
| Скло | | | | | | |
| електровакумне | 100 - 300 | 5 - 6 | 0,002 - | 200 - | 2 | 1,5 |
| є С41-1 | | | 0,005 | 400 | | |
| НПО.027.600 | | | | | | |

3. Визначення товщини діелектрика:

мкм, де

Кз - коефіцієнт запасу, необхідний для забезпеченнянадежностних характеристик і рівний 2 - 4. Приймемо Кз = 2.

4. Визначення питомої ємності по робочій напрузі:

5. Визначення коефіцієнта форми конденсатора:

Для більшої компактності мікросхеми виберемо коефіцієнт формиконденсатора рівним двом. Конденсатор такої форми зручніше розмістити напідкладці, ніж квадратний.

Кф = 2;

6. Визначення відносної похибки старіння:

, де

tісп - час випробування за яке визначено коефіцієнт старіння S; tісп = 1000 годин.

7. Визначення відносної температурної похибки:

= 0,0002 (150-20) = 0,026

8. Обчислення відносної похибки:

= 0,23-0,115-0,026-0,075 = 0,014;

9. Визначення питомої ємності по відносної похибки:

;

10. Визначення виду конденсатора:

Результати розрахунку показали, що конденсатор буде виготовлятисянеподстраіваемим. Це найбільш оптимальний вид конденсатора.

11. Вибір питомої ємності:

Питома ємність вибирається з наступного співвідношення:

і задовольняти діапзону самого матеріалу.

С0 = 300 пФ/мм2

12. Визначення площі перекриття обкладок:

S = Cн/C0 = 3800/300 = 12,7 мм2;

13. Визначення розмірів верхньої обкладки:

;

14. Визначення розмірів нижньої обкладки:

;

15. Визначення розмірів діелектрика:

;

16. Визначення площі, займаної конденсатором:

мм2.

На цьому розрахунок конденсатора закінчений. Конденсатор вийшовнеподстраіваемим. Внаслідок цього його розміри мінімальні, що дозволитьрозташувати його на підкладці компактно і з найбільшим ступенем інтеграції.

Розрахунок конденсаторів закінчений!

Вибір і обгрунтування топології

1. Вибір топології проводиться на основі принциповоїелектричної схеми даної мікросхеми;

2. Обрано варіант технологічного процесу - метод вільної маски;

3. Перелік конструкторських і технологічних обмежень:

Обладнання має шість позицій:

- низькоомних резистори і подслой для контактних майданчиків

- високоомні резистори

- нижня обкладка конденсатора і з'єднувальні провідники

- діелектрик конденсатора

- верхня обкладка конденсатора та контактні майданчики

- захисний шар;

4 . Обмеження переліку елементів в плівковому виконання;

5. Зроблено розрахунок геометричних розмірів елементів;

6. Визначення необхідної площі підкладки:

, де Кзап = 0,5-0,75

З переліку стандартних розмірів вибираємо відповідні розмірипідкладки. Виходячи з проведених розрахунків виберемо підкладку з розмірами
12x20 мм.

7. При проведенні граф-аналізу даної схеми встановлено, що всіплівкові і навісні елементи розташовані в площині, і схема їхз'єднань задовольняє всім конструкторським і технологічнимвимогам.

Граф - аналіз електричної принципової схеми

Рис. 3. Граф - схема

Топологія

Рис. 4. Топологія

Обгрунтування вибору корпусу

Вибор типорозміру корпусу зроблене відповідно до геометричним розмірамипідкладки. Вибір типорозміру корпусу проведено з таким розрахунком, щобпідкладка стандартних розмірів з розміщеними на ній елементами містилася ввибраний корпус. Корпус 1221.18-5 ГОСТ 17467-88. Корпус металлостекляннийпрямокутної форми з подовжнім розташуванням висновків. Він маєнаступними перевагами:o добре екранує плату від зовнішніх наведень;o ізоляція коварових висновків склом забезпечує найкращу герметизацію і стійкість до термоціклірованію;o кріплення кришки контактної зварюванням забезпечує хорошу герметизацію і міцність;o добре узгоджується з координатної сіткою.

Технологічна частина

Послідовність технологічного процесу

1. Виготовлення масок;
2. Підготовка підкладок;
3. Формування тонкоплівкової структури;
4. Підгонка номіналів;
5. Різка пластин на кристали;
6. Складання;
7. Установка навісних елементів;
8. Контроль параметрів;
9. Корпусні герметизація;
10. Контроль характеристик;
11. Випробування;
12. Маркування;
13. Упаковка.

Методи формування тонкоплівкових елементів

Просновном методами нанесення тонких плівок в технології ГІМС є:термічне випаровування в вакуумі, катодного, іонно-полум'яне і магнетроннійрозпилення.

Термічне випаровування у вакуумі 10-3 - 10 -4 Па передбачаєнагрів матеріалу до температури, при якій відбувається випаровування,спрямований рух пари цього матеріалу і його з'явитися наповерхні підкладки. Робоча камера вакуумної установки (Мал. 5, а)складається з металевого або скляного ковпака 1, встановлений наопорною плиті 8. Гумова прокладка 7 забезпечує вакуум-щільнез'єднання. Всередині робочої камери розташовані підкладка 4 наподложкодержателе 3, нагрівач підкладки 2 і випарник речовини 6.
Заслінка 5 дозволяє в потрібний момент дозволяє припиняти попаданнявипаровуваної речовини на підкладку. Ступінь вакууму в робочій камерівимірюється спеціальним приладом - вакуумметром.

Рис. 5. Методи осадження тонких плівок а) - термічне випаровування у вакуумі; б) - катодного розпилення; в) - іонно-полум'яне розпорошення;

1 - ковпак; 2 - нагрівач підкладки; 3 - подложкодержатель;

4 - підкладка; 5 - заслінка; 6 - випарник; 7 - прокладка;

8 - опорна плита; 9 - катод-мішень; 10 - анод; 11 - термокатодом

катодних (іонним) розпиленням (Рис. 5, б) називають процес, приякому в діодним системі катод-мішень 9, виконаний з розпорошуєтьсяматеріалу, які осідають у вигляді тонкої плівки на підкладці 4. Іонізаціяінертного газу здійснюється електронами, що виникають між катодом -мішенню 9 і анодом 10 при U = 3-5 кв і тиску аргону 1-10 Па.

При іонно-плазмовому розпиленні (Рис. 5, в) в систему анод 10 - катод -мішень 9 вводять допоміжний джерело електронів (термокатодом 11). Передпочатком роботи робоча камера 1 відкачується до вакууму 10-4 Па і натермокатодом 11 подається струм, достатній для розігріву його і створеннятермоелектронної струму (термоелектронна емісія). Після розігрівутермокатодом 11 між ним і анодом 10 прикладається U = 200 В, а робочакамера наповнюється інертним газом (Ar) до тиску 10-1 - 10-2 Па --виникає газовий плазмовий розряд. Якщо подати негативний потенціал накатод-мішень 9 (3-5 кВ), то позитивні іони, що виникають внаслідокіонізації інертного газу електронами, будуть бомбардувати поверхнюкатода-мішені 9, розпорошувати його, а частинки матеріалу осідати на підкладці 4,формуючи тонку плівку.

Певна конфігурація елементів ІМС виходить при використанніспеціальних масок, що представляють собою моно-або біметалічні пластиниз прорізами, відповідними топології (формі і розташуванню) плівковихелементів.

Для формування складних ТПЕ великої точності застосовуютьфотолітографії, при якій суцільні плівки матеріалів ТПЕ наносять напідкладку, створюють на її поверхні захисну фоторезістівную маску івитравлюють незахищені ділянки плівки. Існує кількарізновидів цього методу. Наприклад, РПІ прямий фотолітографії спочатку надіелектричну підкладку наносять суцільну плівку резистивного матеріалу істворюють захисну фоторезістівную маску, черз яку труять резистивнийшар. Потім цю маску видаляють і зверху наносять суцільну плівку металу
(наприклад, алюмінію). Після створення другого фоторезістівной маски ітравлення незахищеного алюмінію на поверхні підкладки залишаютьсяотримані раніше резистори, а також сформовані провідники та контактнімайданчики, закриті фоторезістівной маскою.

Видаливши непотрібну більш маску, на поверхню наносять суцільну захиснуплівку (наприклад, SiO2) і в третій раз створюють фоторезістівную маску,відкриваючи ділянки захисного покриття над контактними майданчиками. Протравизахисне покриття в цих місцях і видаливши фоторезістівную маску, отримуютьплату ГІМС з плівковими елементами і відкритими контактними майданчиками.

Використана література

1. Методичні вказівки до виконання курсового проекту по курсу
"Конструювання мікросхем і мікропроцесорів", МІЕМ, 1988

2. Романичева Е.Т., directory: "Розробка та оформлення конструкторськоїдокументації РЕА ", Радіо і зв'язок, 1989

Зміст

Завдання на курсове проектування

............... ............................................. 2

Анотація
.................................................. ..........................

................. ........... 4

Введення
.................................................. ..........................

................. .............. 5

Електричний розрахунок принципової схеми

............................... .............. 6

Дані для розрахунку розмірів тонкоплівкових елементів

.......................... 7

Розрахунок геометричних розмірів резисторів

............................... ................. 8

Розрахунок контактних переходів
.................................... ................................... 13

Розрахунок геометричних розмірів конденсаторів

............................... ......... 15

Вибір і обгрунтування топології

............................... .................................. 17

Граф - аналіз схеми
.................................................. ..........................

.......... 18

Топологія
.................................................. ..........................

................. .......... 19

Обгрунтування вибору корпусу
.................................... ................................... 20

Послідовність технологічного процесу

................................ ....... 20

Методи формування тонкоплівкових елементів

............................... ... 21

Використана література

................................. ........................................

Зміст
.................................................. ..........................

................. ........ 24