МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Мати – Российский государственный технологический университет имени к.Э. Циолковского» Кафедра «Управление инновациями»

МЕТОДЫ ФОРМИРОВААНИЯ РИСУНКА ЭЛЕМЕНТОВ И РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЛОЕВ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ ГИС

Методические указания к лабораторной работе по курсам

«Основы микроэлектроники»

Составитель: Епанешникова И.К.

Москва 2013

Епанешникова И.К. «МЕТОДЫ ФОРМИРОВААНИЯ РИСУНКА ЭЛЕМЕНТОВ И РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЛОЕВ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ ГИС Методические указания по курсам «Основы проектирования электронных средств»,М.: «МАТИ» - РГТУ им. К.Э.Цолковского,2013-11с.

Настоящие методические указания содержат рекомендации к выполнению лабораторной работы по курсу «Основы проектирования электронных средств», выполняемой студентами, обучающимися по направлению бакалавриата 55.11.00 и специальности 23.03 в области конструирования и производства электронных средств.

В работе рассматриваются вопросы расчета точности геометрических размеров отдельных элементов в различных слоях тонкопленочной гибридной ИС и микросборки, связи ее с методом формирования рисунка ИС и выбора оптимального тонкопленочного материала для резисторов ГИС и микросборок.

Лабораторная работа

МЕТОДЫ ФОРМИРОВААНИЯ РИСУНКА ЭЛЕМЕНТОВ И РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЛОЕВ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ ГИС

Целью работы является закрепление полученные студентами знания по курсу «Основы проектирования электронных средств» и приобретение практических навыков самостоятельного проектирования тонкопленочных ГИС и микросборок.

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходными данными для выполнения работы являются:

-вариант электрической принципиальной схемы с перечнем элементов;

-метод формирования рисунка элементов ГИС или микросборки;

-условия эксплуатации.

2. ЗАДАНИЕ

В процессе выполнения работы студент должен:

-составить структурную схему технологического процесса получения рисунка ГИС;

-рассчитать точность получения геометрических размеров слоев микросхемы;

-выбрать оптимальный резистивный материал или несколько материалов;

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Разработка конструкции тонкопленочной ГИМС фактически разбивается на несколько этапов:

-анализ типового конструктивно-технологического варианта реализации тонкопленочных ГИМС;

- выбор подложек;

- расчет точность получения геометрических размеров слоев микросхемы;

- выбор оптимальных резистивных материалов;

- конструирование и расчет тонкопленочных элементов;

- выбор и монтаж навесных компонентов;

- разработка топологии ГИМС и микросборок;

- защита микросборок и ГИС от внешних воздействий.

3.1. Анализ типового конструктивно-технологического варианта реализации

Тонкопленочная технология, в основном, используется для формирования пассивных элементов микросхем с повышенной точностью и стабильностью. Возможно также формирование тонкопленочных коммутационных проводников с достаточно высокой плотностью в многокристальных микросборках.

Метод свободной маски(трафаретов) предполагает изготовление всех слоев этим методом. Метод свободной маски используются в мелкосерийном и серийном производстве при изготовлении микросборок с малой и средней степенью интеграции, если не требуется высокая плотность компоновки и не предъявляются высокие требования к точности элементов.

Метод контактной маскипредполагает изготовление резистивного слоя методом контактной маски, а всех слоев методом свободной маски. Метод контактной маски используются в мелкосерийном и серийном производстве. В качестве материала контактной маски используют фоторезист или легко растворимые в слабых травителях металлы (медь, алюминий, никель и др.). Металлические маски отличаются повышенной термостойкостью.

Метод двойной фотолитографиипредполагает изготовление резистивного и проводящего слоя методом фотолитографии, а всех слоев методом свободной маски. Метод двойной фотолитографии предполагает использование двух фотолитографий для формирования резисторов, проводников и контактных площадок. Контуры этих пленочных элементов формируется с помощью селективного травления пленок, незащищенных фоторезистом. Рисунок остальных элементов (обкладки конденсаторов, диэлектрики конденсаторов и защитный слой) формируют с помощью свободной маски. Возможны два варианта технологии, выбор определенного варианта зависит от применяемого сочетания материалов, так как для каждого сочетания материалов подбирается соответствующий селективный травитель. Метод используется в том случае, когда требуется получить высокую плотность компоновки, высокую точность резисторов. Метод высокопроизводительный, применяется при серийном и массовом производстве, упрощает процесс производства и процесс его подготовки.

Масочно-фотолитографический методпредполагает изготовление резистивного слоя методом фотолитографии, а всех слоев методом свободной маски применяется в том случае, если требуются резисторы повышенной точности, а плотность монтажа может быть невысокой, при этом для формирования резисторов используют фотолитографию, а контактные площадки и монтажные проводники формируют методом свободной маски, так же как и остальные пленочные элементы. На основании проведенного анализа способа получения рисунка пленочных элементов проводится расчет точности изготовления геометрических размеров элементов отдельных слоев [3 с. 19-22].