Проектирование пленочных элементов. Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов, значения ширины, длины. Нахождение средней линии меандра. Коэффициент запаса электрической прочности. Особенности монтажа навесных компонентов, бескорпусных транзисторов.
Аннотация к работе
Ситаллы - это стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специально подобранного состава. Недостатком стекол считается процесс местной кристаллизации - расстекловывание, приводящий к появлению неоднородности и ухудшению свойств стеклянных изделий. Если в состав стекол, склонных к кристаллизации, ввести одну или несколько добавок веществ, дающих зародыши кристаллизации, то удается стимулировать процесс кристаллизации стекла по всему объему изделия и получить материал с однородной микрокристаллической структурой. На первой ступени происходит образование зародышей кристаллизации, на второй - развитие кристаллических фаз. Изменение размеров изделий при кристаллизации не превышает 1-2%.Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов заключается в определении формы, геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой резисторами на подложке. При этом необходимо, чтобы резисторы обеспечивали рассеивание заданной мощности при удовлетворении требуемой точности в условиях существующего технологического процесса. Его параметры: Проверяем правильность выбранного материала с точки зрения точности изготовления резисторов. Допустимая погрешность коэффициента формы: Определяем конструкцию резисторов по значению коэффициента формы КФ: Коэффициенты формы для всех резисторов представлены в таблице 1: Таблица 1 - Коэффициенты формы резисторов Определяем полную длину резистора с учетом перекрытия контактных площадок: Все рассчитанные значения длины резисторов с представлены в таблице 3: Таблица 3 - Значения длины резисторовВ качестве исходных данных представлены следующие: - относительная погрешность емкости конденсатора; Определим минимальную толщину диэлектрика по формуле (1): (1) где - коэффициент запаса электрической прочности; Установим минимальную толщину диэлектрика: Определим удельную емкость конденсатора, исходя из условий электрической прочности: (2), Для оценки относительной температурной погрешности воспользуемся формулой (3). Допустимую погрешность активной площади конденсатора определим по формуле (4): (4) где - относительная погрешность, обусловленная старением пленки, - относительная погрешность удельной емкости, Т.к. Для обеспечения точности изготовления в формуле будем использовать минимальный по емкости конденсатор.В качестве навесных компонентов используются бескорпусные диоды и транзисторы. Простейшим вариантом бескорпусного транзистора является кристалл, полученный после скрайбирования, к трем контактным площадкам которого присоединены тонкие проволочные выводы и который защищен от внешней среды каплей эпоксидной смолы, обволакивающей кристалл со всех сторон. Такой транзистор приклеивается к подложке вблизи тех пленочных элементов, с которыми он должен быть соединен, после чего проволочные выводы транзистора методом термокомпрессии присоединяются к соответствующим контактным площадкам на подложке. Соединение шариков со столбиками осуществляется методом перевернутого монтажа: кристалл транзистора переворачивается «вверх ногами», т. е. шариками вниз, и накладывается шариками на столбики подложки. Сочетая давление на кристалл с повышением температуры (т. е. в сущности используя термокомпрессию), обеспечивают прочное соединение шариков со столбиками.В данном курсовом проекте, при изготовлении микросхемы использовался метод термовакуумного напыления (ТВН), который основан на создании направленного потока пара вещества и последующей конденсации его на поверхностях подложек, имеющих температуру ниже температуры источника пара. Процесс ТВН можно разбить на четыре этапа: образование пара вещества, распространение пара от источника к подложкам, конденсации пара на подложках, образование зародышей и рост пленки. Вещества переходят в пар при любой температуре выше абсолютного нуля, но чтобы увеличить интенсивность парообразования вещества нагревают. Для уменьшения потерь испаряемого материала за счет напыление на внутрикамерную оснастку и стенки камеры, а также для повышения скорости напыления и получения более равномерной по толщине пленки необходимо обеспечивать прямолинейное движение частиц пара в направлении подложки. Атомы пара, достигшие подложки, могут мгновенно отразиться от нее, адсорбироваться и через некоторое время отразиться от подложки, адсорбироваться и после кратковременного мигрирования по поверхности окончательно остаться на ней.
1.2 Расчет и проектирование тонкопленочных конденсаторов
2. Монтаж навесных компонентов
Заключение
Список использованных источников
Введение
Подложки ГИС являются диэлектрическим и механическим основаниями для расположения пленочных и навесных элементов и служат для теплоотвода. Для маломощных ГИС применяют бесщелочные боросиликатные стекла и ситаллы.
Ситаллы - это стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специально подобранного состава. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой. Недостатком стекол считается процесс местной кристаллизации - расстекловывание, приводящий к появлению неоднородности и ухудшению свойств стеклянных изделий. Если в состав стекол, склонных к кристаллизации, ввести одну или несколько добавок веществ, дающих зародыши кристаллизации, то удается стимулировать процесс кристаллизации стекла по всему объему изделия и получить материал с однородной микрокристаллической структурой.
Технология получения ситалла состоит из нескольких операций. Сначала получают изделие из стекломассы теми же способами, из обычного стекла. Затем его подвергают чаще всего двухступенчатой термической обработке при температурах 500 - 700°С и 900ОС - 1100°С. На первой ступени происходит образование зародышей кристаллизации, на второй - развитие кристаллических фаз. Содержание кристаллических фаз к окончанию технологического процесса достигает порядка 95%, размеры оптимально развитых кристаллов составляют 0,05-1 мкм. Изменение размеров изделий при кристаллизации не превышает 1-2%.
Таким образом, ситаллы отличаются от стекол тем, что в основном имеют кристаллическое строение, а от керамики - значительно меньшим размером кристаллических зерен.
Кристаллизация стекла может быть обусловлена фотохимическими и каталитическими процессами. В первом случае центрами кристаллизации служат мельчайшие частицы металлов (серебра, золота, меди, алюминия и др.), выделяющиеся из соответствующих окислов, входящих в состав стекла, под влиянием облучения с последующей термообработкой для проявления изображения. Для инициирования фотохимической реакции обычно используют ультрафиолетовое излучений. При термообработке происходит образование и рост кристаллитов вокруг металлических частиц. Одновременно при проявлении материла приобретает определенную окраску. Стеклокристаллические материалы, получаемые таким способом, называют фотоситаллами. Если облучать не всю поверхность изделия, а лишь определенные участки, то можно вызвать локальную кристаллизации в заданном объеме. Закристаллизованные участки значительно легче растворяются в плавиковой кислоте, нежели примыкающие к ним стеклообразные области. Это позволяет травлением получать в изделиях отверстия, выемки и т. п.
Технология изготовления ситаллов упрощается, если в качестве катализаторов кристаллизации использовать соединения, ограниченно и растворимые в стекломассе или легко кристаллизующиеся из расплава.
К числу таких соединений относятся В2О3, Сг2О3,V2O5, фториды и фосфаты щелочных и щелочноземельных металлов. При каталитической кристаллизации необходимость в предварительном облучении отпадает.
Вывод
В данном курсовом проекте, при изготовлении микросхемы использовался метод термовакуумного напыления (ТВН), который основан на создании направленного потока пара вещества и последующей конденсации его на поверхностях подложек, имеющих температуру ниже температуры источника пара. Процесс ТВН можно разбить на четыре этапа: образование пара вещества, распространение пара от источника к подложкам, конденсации пара на подложках, образование зародышей и рост пленки. Образование пара вещества выполняется путем его испарения или сублимации. Вещества переходят в пар при любой температуре выше абсолютного нуля, но чтобы увеличить интенсивность парообразования вещества нагревают. С увеличением температуры повышается средняя кинетическая энергия атомов и вероятность разрывов межатомных связей. Атомы отрываются, и распространяются в свободном пространстве, образуя пар. Распространение пара от источников к подложкам осуществляется путем диффузии и конвекции, на которые в первую очередь влияет степень вакуума. Для уменьшения потерь испаряемого материала за счет напыление на внутрикамерную оснастку и стенки камеры, а также для повышения скорости напыления и получения более равномерной по толщине пленки необходимо обеспечивать прямолинейное движение частиц пара в направлении подложки. Это возможно при условии, если длина свободного пробега частиц пара будет больше расстояния источник-подложка. Конденсация пара на поверхность подложки зависит от температуры подложки и плотности атомарного потока. Атомы пара, достигшие подложки, могут мгновенно отразиться от нее, адсорбироваться и через некоторое время отразиться от подложки, адсорбироваться и после кратковременного мигрирования по поверхности окончательно остаться на ней. Образование зародышей происходит в результате нахождения атомами мест, соответствующих минимуму свободной энергии системы атом-подложка. Рост зародышей происходит за счет присоединения новых атомов. По мере конденсации пара зародыши растут, между ними образуются крупные островки. После этого наступает стадия слияния островков с образованием единой сетки. Сетка переходит в сплошную пленку, которая начинает расти в толщину.
С этого момента влияние подложки исключается, и частицы пара от поверхности пленки практически не отражаются. На этапе образования зародышей и роста пленки воздействие остаточных газов на растущую пленку должно быть сведено к минимуму. Обеспечить это можно повышением степени вакуума или увеличением скорости парообразования. Качество пленки определяется также размером зерна и величиной адгезии к поверхности подложки.
Повышение температуры подложек уменьшает плотность центров зародышеобразования и, следовательно, способствует формированию крупнозернистых пленок, и, наоборот, повышение плотности потока пара вещества способствует получению пленок с мелкозернистой структурой.
Для улучшения адгезии и структуры пленок напыление проводят на нагретые до температуры 200...300 ° C подложки. Процесс ТВН выполняют в вакуумных камерах.
Нагрев осуществляют прямым или косвенным (теплопередачей от испарителя) способами: путем пропускания электрического тока, токами индукции, электронной бомбардировкой. Процесс начинают с загрузки вакуумной камеры: испаряемый материал помещают в тигли, подложки устанавливают в подложкодержатели, маски - в маскодержатели. В зависимости от конструкции внутрикамерных устройств техники выполнения загрузки могут различаться. Затем камеру герметизируют и производят откачку воздуха. При закрытой заслонке производят нагрев подложек до заданной температуры и испарителей до температуры испарения.
Проводят ионную очистку поверхностей подложек. Откачивают камеру до предельного вакуума. После этого открывают заслонку и ведут напыление пленки. При получении заданной толщины пленки процесс напыления прекращают, перекрывая атомарный поток заслонкой. Подложки охлаждают и после этого в камеру напускают воздух и производят выгрузку.
Список литературы
1. “Конструирование и технология микросхем” Под редакцией Коледова Л. А. М.: Высш. шк., 2008. - 231 с.
2. Готра З.Ю. “Технология микроэлектронных устройств” М.: Радио и связь, 2011., 528 c.
3. Коледов Л.А. “Технология и конструирование микросхем, микропроцессоров и микросборок” М.: Радио и связь, 2009. - 400 с.