6 Конструкторские документы на изделия микроэлектроники
КД на изделия микроэлектроники выполняются в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и отдельных государственных, отраслевых стандартов и технических условий.
6.1 Документация на пленочные гибридные микросхемы
На каждый тип интегральных микросхем (ИМС) разрабатывается состав КД, который приводится на конкретное изделие.
В составе графических документов имеются специфичные, например топологические, чертежи. Они определяют ориентацию и взаимное расположение элементов и контактов ИМС на подложке, а также форму и размеры пленочных элементов и соединения между ними.
Специфические требования, предъявляемые к топологическим чертежам, устанавливаются отраслевыми стандартами.
На топологических чертежах выполняются: изображение платы с ее размерами; чертежи отдельных слоев; таблицы, технические условия, сведения о шероховатости поверхностей (рисунки 6.1, 6.2).
На плате изображаются пленочные элементы, которые имеют соответствующие штриховки и буквенно-позиционные обозначения.
Штрих-пунктиром показывают места компонентов. Контактные площадки заштриховывают и обозначают цифрами.
В таблицах приводятся необходимые сведения для изготовления каждого слоя ИМС (рисунок 6.1, таблица 1) и для необходимых измерений сопротивления (рисунок 6.1, таблица 2).
В технических условиях указывают требования, необходимые при изготовлении ИМС (рисунок 6.1, п. 1,2.....6).
На первом топологическом чертеже в основной надписи (форма 1 по ГОСТ 2.104) даны сведения: наименование чертежа, обозначение чертежа, материал подложки, масштаб изображения, порядковый номер чертежа (1), количество чертежей и подписи ответственных лиц.
Последующие топологические чертежи оформляются рамкой и основной надписью (форма 2а по ГОСТ 2.104), в которой записаны: обозначение чертежа и его номер.
На плату ИМС со слоями устанавливают навесные элементы и компоненты в соответствии с принципиальной схемой ЭЗ. Такие платы оформляют как сборочные чертежи, например на рисунке В.1 (в приложении В).
Сборочный чертеж на все изделия выполняется и оформляется, как показано на рисунке В.2. Правила выполнения и оформления сборочных чертежей регламентированы ГОСТ 2.109.
На данный сборочный чертеж выполняется спецификация (в пособии не приведена). В спецификации указывают следующие документы: паспорт, формуляр, карту технического уровня и справочный лист.
Рисунок 6.1 — Топологический чертеж гибридной тонкопленочной микросхемы (1-й лист)
Конструкция ИМС в значительной степени определяется технологией ее изготовления. Технологическая документация выполняется по стандартам ЕСТД.
Сборочные чертежи платы толстопленочной гибридной ИМС, в отличие от тонкопленочной, всегда выполняются в трех видах. Это обусловлено распределением элементов на обеих сторонах подложки.
Графические документы на электрические схемы, платы, корпуса и крышки выполняются и оформляются по стандартам ЕСКД (см. раздел 5 пособия).
6.2 Документация на полупроводниковые интегральные микросхемы
Комплект документов рассмотрен на примере ИМС логического элемента транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) со сложным инвертором.
С разработки схемы ЭЗ (рисунок 6.3), являющейся обязательным документом, начинается процесс конструирования микросхемы. После анализа схемы, расчета по определению геометрических элементов и их форм составляется упорядоченная (коммутационная) схема-эскиз топологического чертежа (рисунок 6.4).
Другими обязательствами КД являются топологические чертежи (рисунок В.З и рисунок 6.5). Эти чертежи выполняются в масштабах увеличения (100:1, 200:1, 400:1), позволяющих обеспечить наглядное расположение элементов.
При большом числе слоев и элементов отдельные из них допускается на чертеже не показывать, о чем указывается в технических условиях топологического сборочного чертежа. Слои и элементы, которые используются при дальнейшем монтаже ИМС, на чертеже не показывают.
Рисунок 6.2 — Топологический чертеж резистивного слоя гибридной тонкопленочной микросхемы (2-й лист)
Рисунок 6.3 — Схема электрическая принципиальная полупроводниковой ИМС логического элемента со сложным инвертором
Рисунок 6.4 — Эскиз топологического чертежа полупроводниковой ИМС — логического элемента ТТЛ со сложным инвертором
На топологическом сборочном чертеже помещается структура кристалла — сложный ступенчатый разрез, где секущие плоскости проходят через различные элементы и компоненты. Линию сечения на чертеже не наносят. Толщина слоев обозначается буквой Н с соответствующим цифровым индексом. Масштаб толщины слоев для наглядности допускается не выдерживать. Основные данные слоев ИС приводятся в таблице этого чертежа. Допускается структуру кристалла, используемую в кристаллах ряда ИМС (типовую структуру), оформлять отдельным КД.
Рисунок 6.5 — Чертеж слоя полупроводниковой ИМС, входящего в состав топологического чертежа
Технические требования помещают на поле первого листа топологического сборочного чертежа. Допускается оформлять их отдельными документами с буквенным индексом в обозначении документов «ТБ». В технических требованиях указывают сведения о нанесении штриховки на отдельных слоях для выделения элементов на поверхности подложки.
Для технических нужд на топологических чертежах помещают в определенном месте фигуры совмещения в виде рисунка — треугольника, креста, прямоугольника и др. Соответствующие фигуры совмещения показывают на отдельных слоях ИС; выполняют их на фотошаблонах, что облегчает их совмещение, т. е. этим осуществляют совпадение всех элементов ИМС как единой конструкции.
На топологических сборочных чертежах указывают габаритные размеры для справок. Все размеры проставляются в микрометрах. На чертеже указывают шероховатость поверхностей по ГОСТ 2.309.
Контактные площадки и выводы корпуса нумеруются в соответствии с нумерацией внешних выводов на электрической принципиальной схеме и сборочном чертеже. Нумерация начинается с левого нижнего угла платы в направлении, противоположном движению часовой стрелки.
Контактные площадки, расположенные внутри контура, ограниченного периферийными контактными площадками, имеют очередные порядковые номера сверху вниз и слева направо.
Для удобства вычерчивания элементов микросхемы на топологических чертежах можно использовать координатную сетку с шагом 0,01; 0,05; 0,1 или 0,2 мм. Вершины фигур элементов необходимо располагать в точках пересечения линий сетки. На чертеже сетка не показывается, а по периметру наносятся значения величин.
Данные электрических параметров элементов ИМС оформляются отдельным КД в виде таблицы, где содержатся графы: «Наименование параметра», «Обозначение», «Значение параметра», «Погрешность измерения», «Режим измерения» и «Примечания».
Последующие листы топологического сборочного чертежа оформляются так же, как чертежи деталей, но с учетом, что имеется первый топологический чертеж. Такие чертежи выполняются отдельно для каждого слоя, включая изображение соединительных проводниковых и контактных площадок.
Повторяющиеся элементы ИМС или слои на топологических чертежах изображают только один раз с указанием места их расположения на подложке. Над изображениями отдельного слоя делается надпись, например: «Эмиттерный слой» (рисунок 6.5). Основная надпись выполняется по форме 2а, где указываются обозначение чертежа и номер листа.
Размеры элементов задаются способом прямоугольных координат с помощью координатной сетки (простановкой размеров по периметру ИМС) или нанесением размерных чисел в вершинах фигур элементов. В последнем случае вместо размерных чисел обозначают пес вершины каждого элемента цифрами и дают таблицу координат. Нумерация вершины элементов начинается с левого нижнего угла в направлении движения часовой стрелки. Порядок нумерации между элементами — снизу вверх и слева направо по типу «змейки».При автоматизированном способе проектирования в каждой фигуре нумеруется только одна крайняя левая нижняя вершина (левый нижний угол), имеющая наименьшее значение координаты X.
Первый порядковый номер определяется в начале координат. Нумерация элементов может выполняться вне зависимости от места их расположения.
На готовое микроэлектронное изделие, как правило, помещеное в корпус и загерметизированное, составляют сборочный чертеж (рисунок В.4).