Читайте также:
|
Классификация Интегральных микросхем.
Интегральная микросхема – конструктивно законченное микроэлектронное устройство реализующее определенный функционал и рассматриваемое как единое целое с точки зрения эксплуатации, приемки и хранения.
Интегральные микросхемы классифицируются в зависимости от реализации на 2 класса.
1) Аналоговые. 2) Цифровые.
Аналоговые – Микросхема которая обрабатывает сигналы по закону непрерывной функции (в схемах менее применяемы т.к. в состав их входят элементы которые не всегда позволяют реализовывать в их реальном варианте).
Цифровые – обрабатывают дискретный сигналы и не имеют не каких ограничений для интегральной реализации, по этому это самый доминирующий класс в современной электронике.
По конструктивно технологическому признаку современные микросхемы бывают 2 классов.
1 Гибридные. 2. Полупроводниковые.
Гибридные – устройства выполняющие на пассивной основе и представляющая собой сочетание 2 вариантов выполнения элементов пленочных элементов и навесных элементов.
Полупроводниковые – устройства реализовываются на активном основании и все элементы которого выполнены в объеме полупроводника.
Основные параметры интегральных схем
Как любое электронное устройство ИМС имеет параметры характерные для устройства такого рода:
1) Входные электрические параметры.
2) Выходные электрические параметры.
3) Разброс выходных электрических параметров.
4) Мощность и другие.
Существует ряд специфических параметров.
Степень интеграции – количество элементов реализованных в элементарном объеме. В зависимости от степени интеграции различают:
1. интегральные схемы с низкой степенью интеграции, количество элементов до 200.
2. С высокой интеграцией 100-1.000
3. БИС от 1.000 до 10.000
4. СБИС от 10.000 до 100.000
Плотность интеграции – отношение степени интеграции к габаритному объему основания, в котором выполнена микросхема.
Габаритная плотность интеграции – отношение степени интеграции в котором габаритному объему корпуса, в котором герметизируется микросхема.
3 Подложки гибридных интегральных схем
Подложка - основание предназначенное для изготовления микросхем груповым методом.
Материал основания определяет параметры микросхемы, обуславливают режимы технологических процессов и выбор технологии.
Материал подложки должен удовлетворять следующим требования:
1. Высокой механической прочностью, при малой толщине.
2. Обладать высоким R и малыми потерями при высоких частотах.
3. Быть химически инертными к осаждаемым веществам приусловии повышенных температур и активных рабочих сред.
4. Не иметь газовыделения в вакууме.
5. Иметь ТКЛР близкий к ТКЛР осаждаемых плёнок.
6. Высокая пластичность.
7. Обеспечивать обработку по самому высокому классу частоты.
8. Обладать высокой адгезией к осаждаемым плёнкам.
9. Иметь высокую электропрочность.
Основным материалом для подложек является сетал.
Сетал - стеклокерамический материал получаемый на основе стекла, но стекло материал аморфный => имеет низкую механическую прочность => подвергается термообработке с Ba, Al, Mg, которые образуют в нём центры кристализации, появляется кристалическая решётка и высокие диэлектрические свойства сочетаются с высокой механической прочностью.
Материал пластичен, хорошо поддаётся обработке и по всем остальным параметрам удовлетворяет всем требованиям.
Кроме сетала может использоваться керамика у неё повышенная стойкость к тепловым нагрузкам, поэтому для МС рассеивающих значительную мощность используют этот материал.
Недостатки:
1. Плохая пластичность, не обеспечивает высокий класс, поэтому перед нанесением плёнок необходимо выполнить грунтовку Р2О5.
2. Подложка плохо режется => возникают проблеммы с групповыми методами изготовления и типоразмерный ряд для бездефектного тех процесса более дискретен чем у сетала.
Вопрос 4. Плёночные резистивные материалы.
Основные свойства.
1 Высокая технологичность пленки, которая выражается в четких линиях границы слоя.
2 Высокая химическая инертность в условиях повышенных температур.
3 Хорошая отгезия пленки к подложке и к ранее напыленным слоям.
4 Сохранение стабильных свойств материала при напылении следующих слоев.
Пленочные резистивные материалы
Материалы этого класса наиболее широко применяют при изготовлении постоянных и отчасти переменных резисторов различных типов. В зависимости от состава пленочные резистивные материалы можно разделить на материалы на основе металлов и их соединении (оксидов, силицидов, карбидов) и неметаллические (углеродистые) материалы.
Пленочные материалы на основе металлов и их соединений преимущественно используют в микроэлектронике при изготовлении пленочных резисторов и резистивных элементов весьма малых размеров в микросхемах, интегральных схемах и других устройствах.
Тонкие металлические пленки тугоплавких металлов (тантала, рения) а также хрома и нихрома обладают мелкозернистой структурой, повышенными значениями удельного поверхностного сопротивления ph, низкими значениями температурного коэффициента ТК ph (табл. 6.2). В качестве исходного материала используют металлический хром, нихром марке Х20Н80, обладающий из всех нихромов самыми низкими значениями ТК ph танталовую фольгу. В зависимости от толщины пленок и условий их нанесения параметры пленочных металлизированных резисторов можно регулировать в довольно широких пределах.
Резистивные сплавы, содержащие кремний, марок РС и МЛТ и др. широко применяются для изготовления тонкопленочных резисторов методом термического вакуумного испарения.
Сплавы марки РС содержат кремний и легирующие компоненты (хром, никель, железо). В обозначение марки сплава (например РС 3001) буквы и цифры означают: РС- резистивный сплав: первое две цифры – процентное содержание хрома (30%) – основного компонента, легирующего кремний; вторые две цифры- содержание железо (1%) –второго легирующего компонента остальные 69% приходятся на кремний.
Сплавы марки МЛТ многокомпоненты и содержат кремний, железо, хром, никель, алюминий, вольфрам, а некоторые из них и лантаноиды. Выпускают в виде мелкозернистых порошков. Сплавы отличаются высокими значениями ph большой стойкостью к окислителям и воздействию различных химический активных сред. При изготовлении тонкопленочных дискретных резисторов наиболее широко применяется сплав МЛТ-3М.
Керметные резистивные пленки содержат диэлектрическую и проводящую фазы. Эти пленки наносят методов испарения в вакууме смести порошков металлов (Cr, Ni, Fe) и оксидов (SiO, Nd2O3, TiO2), причем соотношение между количеством тех и других компонентов определяет основные свойства пленок.
Из металлооксидных резистивных пленок наибольшее применение нашли пленки двуокиси олова. Для их нанесения используются различные методы, но наиболее распространен метод термического разложения хлористого олова. Полученные пленки отличаются плотной мелкозернистой структурой.
Вопрос 5. Конструкция плёночных резисторов
Основной оценкой выбора типа плёночных резисторов является коэффициент формы(Kф). Kф= 
1)Если коэффициент формы имеет небольшое значение, то плёночный резистор выполняется в прямоугольной форме.
, где
l – длина резистивного материала,
b – ширина резистивного материала.
Если Kф меньше 1, то ширина резистивного материала должна быть больше его длины. Если Kф больше 1, то наоборот.
2)Если коэффициент формы имеет большое значение, то резистор реализовывается с сложных формах: меандрический резистор, резистор с проводящими перемычками.
,где
l – длина резистивного материала,
b – ширина резистивного материала,
L – длина контура меандрического резистора,
B – ширина контура меандрического резистора.
У меандрического резистора на внутренних сгибах плёнки из-за неравномерного распределения сил, что влечёт за собой большую плотность тока, следовательно возникают перегревы.
,где
b – ширина резистивного материала,
а – расстояние между резистивными полосками,
l – длина резистивного материала.
Оптимальной считается такая форма в которых суммарная площадь слоя минимальна.
3)Если коэффициент формы имеет малое значение, то резистор выполняется в виде ЦКП (центральная контактная площадка).
4)В практике часто использую плёночные резисторы которые в которых можно осуществить подгонку по номиналу после их напыления
Пригонка делится:
– дискретная пригонка,
– плавная пригонка.
Вопрос 11. Материалы плёночных конденсаторов
Материалы для пленочных конденсаторов. Характеристики тонкопленочных конденсаторов зависят как от материала диэлектрического слоя, так и от материала обкладок.
Материал обкладок конденсатора должен удовлетворять следующим требованиям: иметь низкое электрическое сопротивление (для высокочастотных конденсаторов); обладать низкой подвижностью атомов; иметь ТКЛР, равный ТКЛР подложки и диэлектрического слоя; иметь хорошую адгезию, как к подложке, так и к ранее напылённым пленкам; обладать высокой антикоррозионной стойкостью в условиях агрессивной среды.
Для изготовления обкладок конденсаторов чаще всего применяются следующие материалы: алюминий А99 ГОСТ 110G9—74; тантал ТВЧ ТУ 95.311— 75; титан ВТ1-0 ТУ I-5-111—73.
Материалы, применяемые для изготовления диэлектрических слоев, должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокое значение диэлектрической проницаемости; минимальный температурный коэффициент емкости (ТКЕ); минимальные потери энергии на высокой частоте (tg 
); обладать высокой влагостойкостью и теплостойкостью; обеспечивать напыление плотных и однородных пленок; иметь хорошую адгезию как к подложке, так и к материалам обкладок; обладать высокой электрической прочностью.
Электрофизические характеристики материалов, применяемых для изготовления диэлектрических слоев, приведены в таблице.
Дата добавления: 2015-11-28; просмотров: 149 | Нарушение авторских прав