Разработка интегрального цифрового устройства

 

3.3. Выбор типа подложки.

 Выбор метода формирования заданной конфигурации плёночных элементов.

Сформируем конфигурацию резисторов методом двойной фотолитографии. Метод фотолитографии применяется при изготовлении типологически сложных тонкоплёночных структур или одновременно большого числа элементов. Данный метод позволяет сформировать плёночные резисторы с контактными площадками и необходимыми внутрисхемными соединениями. При двойной фотолитографии сначала на подложку последовательно напыляют любым из вакуумных методов резистивный и проводящий слой, после чего формируют конфигурацию проводников и контактных площадок, а затем резисторов.

Элементы, сформированные напылением плёнки с последующей фотолитографией, характеризуются высокой точностью  и воспроизводимостью. Следует отметить, что методом фотолитографии получают только резисторы и внутренние соединения.

Выбор метода нанесения  тонких плёнок.

В качестве получения тонких плёнок наиболее распространено термическое  напыление. Для такого напыления существует два способа:

Обычный и промышленный. Испаритель нагревают до тех пор, пока давление паров материала не превысит давление в вакуумной системе. Атомы испарившегося материала движутся прямолинейно и конденсируются на всех поверхностях, имеющих более низкую температуру, включая подложку. Для обеспечения прямолинейности движения атомов давление в системе должно быть снижено до такого значения, при котором вероятность столкновения между атомами испарённого материала мало.

Основным преимуществом метода термического напыления является его  простота и возможность получения  чистых плёнок при высоком вакууме.

Выбор подложки.

Подложка является конструктивной основой плёночной микросхемы. Материал подложки  и его обработка оказывают существенное влияние на параметры осаждаемых плёночных слоёв и надёжность всей микросхемы.

К материалу подложки предъявляются  следующие основные требования:

- высокое удельное эл. сопротивление;

- механическая прочность при  больших толщинах;

- химическая инертность к осаждаемым  веществам;

- высокая физическая и химическая  стойкость при нагревании до нескольких сотен градусов;

- отсутствие газовыделений в  вакууме;

- доступность и невысокая стоимость;

- коэффициент термического расширения  должен быть близок к коэффициенту  термического расширения напыляемых  материалов.

Выбираем для  подложки стеклокристаллический  материал фотоситалл состоящий из:

• Окиси кремния 75 %
• Лития 11,5 %
• Алюминия 10 %
• Калия 3,5 %
• Добавки азотнокислого серебра и двуокиси церии

Фотоситалл  устойчив к кислотам, обладает высокой механической и  термической стойкостью, с удельным объемным сопротивление порядка  Ом.

 

 

Рассчитаем  размер подложки:

Площадь, занимаемая резисторами:

S_R = S_R1+S_R2+S_R3+S_R4 =2,44 мм²

Площадь, занимаемая навесными элементами:

S=S_VT1+S_VT2+S_VT3+S_VТ4+S_VD1+S_VD2+ S_VD3 = 8,47 мм²

Тогда S_подл = 4…5·(S+S_R) = 4…5· (2,44+8,47) =54,55 

Выбираем размеры подложки: S = 10*12*1,6 мм

 

3.4. Составления топологического чертежа:

 

При составлении топологического чертежа следует учитывать:

• размеры контактных площадок навесных элементов 200 * 200 мкм
• размеры контактных площадок внешних выводов  500 * 500 мкм
• удаления контактных площадок от края  подложки на менее 500 мкм
• расстояние между любыми элементами не  менее 200 мкм

Топологический чертёж

Масштаб 10:1.

 

Заключение:

В результате проделанной работы мы освоили основные положения технической  электроники и их практическое применение, а именно:

• Закрепили основные положения алгебры логики, при помощи чего, можно минимизировать функции и реализовать их в различных логических базисах и на практических элементах;
• Освоили принципы выбора логики ИМС и расчёта их параметров;
• Научились рассчитывать простейшие цифровые интегральные микросхемы;
• Так же освоили принцип подбора материалов и активных элементов для микросхемы, и последующей разработки топологии этой схемы.

 

Список используемой литературы:

1. Цифровые и аналоговые микросхемы: справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулашова и др.; под ред. С.В. Якубовского.-М.: Радио и связь, 1989.-496 с.: ил.
2. Конспект лекций по курсу «Электроники»
3. Удальцов А.Н. Разработка интегрального цифрового устройства. -Новосибирск. 1999.
4. Алексенко А.Г. Основы микросхематехники.-3-е изд., перераб. И доп.-М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002,-448 с.: ил.