- •Материал для подготовки к контрольной работе по кипр тпу
- •Часть 1
- •1. Введение. Основные термины и определения 3
- •2. Конструктивно-технологические основы тонкопленочной микроэлектроники 6
- •3. Конструктивно-технологические особенности толстопленочных гис (мсб) 24
- •Введение. Основные термины и определения
- •Конструктивно-технологические основы тонкопленочной микроэлектроники
- •Конструкция и основные элементы тонкоплёночных мсб и гис
- •Методы получения тонких пленок
- •Термическое вакуумное напыление
- •Катодное распыление
- •Катодное распыление по двухэлектродной схеме (диодное распыление)
- •Подложки гис и мсб
- •Методы формирования тонкопленочных структур
- •Масочный метод
- •Метод фотолитографии
- •Комбинированный процесс
- •Электронно-лучевая технология
- •Танталовая технология
- •Пассивные элементы тонкопленочных гис
- •Тонкопленочные резисторы
- •Тонкоплёночные конденсаторы
- •Т онкоплёночные индуктивности
- •Служебные элементы
- •Качество тонкоплёночных элементов и проблемы его обеспечения
- •Контроль толщины и скорости нанесения тонких пленок
- •Контроль внешнего вида
- •Контроль электрических параметров мсб (гис)
- •Конструктивно-технологические особенности толстопленочных гис (мсб)
- •Методы нанесения толстых плёнок с использованием трафаретной печати
- •Пассивные элементы толстопленочных гис (мсб)
- •Методы изготовления толстых пленок с помощью электролитического и химического осаждения
Конструктивно-технологические основы тонкопленочной микроэлектроники
Для классификации пленочных ИС можно использовать различные критерии. Далее приводится классификация по конструкторско-технологическим признакам, так как при этом дается информация о конструкциях и технологиях изготовления микросхем.
Конструкция и основные элементы тонкоплёночных мсб и гис
Согласно определению ГИС представляют собой комбинацию плёночных пассивных элементов и дискретных активных (навесных) компонентов. В настоящее время не существует стабильных пленочных активных компонентов, так как возникают трудности при изготовлении качественных монокристальных полупроводниковых пленок. Таким образом, технология тонкопленочных ГИС состоит из технологии тонкопленочных пассивных элементов и технологии монтажа активных элементов.
Сущность тонкоплёночной технологии заключается в том, что для реализации пассивных элементов, проводников и контактных площадок, такие пленки наносят вакуумными способами (термическим испарением, катодным, магнетронным и ионно-плазменным распылением), а необходимая конфигурация элементов и проводников достигается с помощью масок, фотолитографии, комбинации масок и фотолитографии, электронно-лучевой гравировкой.
Преимущества тонкоплёночной технологии по сравнению с толстопленочной:
высокая точность и стабильность номиналов элементов;
высокая плотность размещения элементов и проводников (минимальная ширина проводников составляет 20-50 мкм);
простота подгонки номиналов резисторов в процессе изготовления;
возможность получения резисторов и конденсаторов широкой номенклатуры номинальных значений с жесткими допусками;
сравнительно высокий процент выхода годных ИС;
Низкий уровень шумов в пленочных резисторах (<0.1 мкВ/В);
Недостатки тонкоплёночной технологии:
небольшая мощность рассеивания элементов;
сложность технологических операций;
большие затраты на организацию производства;
Выбор типа конструкции пленочной ГИС (МСБ) и технологии ее изготовления обуславливается как техническими параметрами схемы и условиями ее эксплуатации, так и экономическими факторами.
Процесс разработки тонкопленочных ГИС:
анализ схемы и определение требований к электрическим параметрам;
составление ТЗ на проектирование ГИС;
выбор и обоснование типового технологического процесса;
проектирование ГИС;
изготовление опытной партии ГИС;
испытание ГИС;
Проектирование ГИС включает в себя следующие этапы:
анализ ТЗ с учетом особенностей пленочной технологии;
выбор типов компонентов ГИС;
выбор типа конструкции ГИС исходя из условий эксплуатации;
уточнение технологии нанесения пленочных элементов и выбор метода сборки ГИС;
определение параметров подложки;
расчет пленочных элементов с учетом схемотехнических требований и технологических возможностей, разработка эскизного варианта топологии схемы
оценка емкостных и индуктивных связей;
тепловой расчет ГИС;
расчет проектной надежности;
разработка оригинала топологии (уточнение эскизного варианта);
проектирование топологии каждого слоя ГИС;
разработка конструкции ГИС;
оформление технической документации;
Основной задачей проектирования является разработка оптимальной топологии и морфологии ГИС, на базе чего оформляют чертежи для изготовления масок и фотошаблонов.
Основные этапы изготовления плат тонкопленочных ГИС:
Изготовление и подготовка масок или/и фотошаблонов, которые осуществляются по соответствующим технологиям.
Подготовка оборудования, оснастки и материалов для нанесения пленок.
Подготовка партии подложек.
Нанесение пленок одним из методов с одновременным (в случае съемных масок) формированием конфигураций;
Формирование конфигураций пленочных структур.
Подгонка пленочных структур до заданных номинальных значений резисторов.
Нанесение защитных покрытий на подложку (за некоторым исключением).
Последующие этапы изготовления ГИС составляют цикл операций по сборке и защите ГИС: разделение подложек на платы, монтаж компонентов, сборка в корпус, корпусная или бескорпусная защита.
При организации производства ГИС создаются соответствующие производственные участки: химический, напыления, фотолитографии, термический, сборки и монтажа, герметизации, контроля параметров, испытаний.