Курсовая микроэлектроника. Первое высшее техническое учебное заведение россии санктпетербургский горный университет Кафедра электронных систем
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ  «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра электронных систем
учебно-методические разработки для выполнения курсовой работы (проекта) по учебной дисциплине «микроэлектроника» Направление подготовки: 11.03.04 - Электроника и наноэлектроника Профиль: Промышленная электроника Разработал: д.т.н. Растворова И.И. Обсуждены и одобрены на заседании кафедры ЭС Протокол №1 от 31 августа 2018 г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2018 ВВЕДЕНИЕ Современная микроэлектроника (МЭ) развивается по пути микроминиатюризации и увеличения степени интеграции микроэлектронных изделий (МЭИ): интегральных микросхем (ИМС), микросборок (МСБ), полупроводниковых и гибридных больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем. Особое место среди направлений МЭ занимает функциональная микроэлектроника (квантовая МЭ, диэлектрическая электроника, оптоэлектроника, акустоэлектроника, магнетоэлектроника, криотроника, хемотроника, биоэлектроника), изделия которой находят все более широкое применение в системах передачи, обработки, хранения и отображения информации. Использование современных достижений МЭ в разрабатываемых системах различного функционального назначения позволяет комплексно решать проблемы многофункциональности, повышения надежности, уменьшения массы, габаритов, энергопотребления и стоимости. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ 1. Задание на курсовой проект Разработать на основе тонкопленочной технологии топологию и технологию изготовления бескорпусной интегральной микросборки, представляющей собой два параллельно включенных Т-образных четырехполюсника. Выбор варианта курсового проекта произвести из приведенной ниже таблице 1 исходных данных. Тема курсового проекта для группы ПЭ: «Разработка топологии и технологии изготовления бескорпусной интегральной микросборки» Тема курсового проекта для группы СЭ: «Разработка пассивной интегральной микросборки на основе тонкопленочной технологии» 2. Исходные данные Микросборка (МСБ) - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию и разрабатываемое для конкретной радиоаппаратуры с целью обеспечения комплексной микроминиатюризации последней. МСБ используются в радиоаппаратуре различного функционального назначения в качестве субблоков, блоков и отдельных устройств. В качестве основания в МСБ применяются в основном керамические или ситалловые подложки, на которых формируется пленочная конфигурация микросборки и устанавливаются различные компоненты (диоды, транзисторы, микросхемы и т.д.). По технологии изготовления МСБ не отличаются от пленочных и гибридных микросхем. Исходными данными для разработки топологии МСБ являются: схемотехнические данные: электрическая схема и электрические данные; эксплуатационные данные и требования; технологические требования и ограничения; конструктивные данные и требования. В исходных данных могут задаваться также используемые материалы. 2.1. Схема микросборки, электрические и эксплуатационные данные, используемые материалы Электрическая схема МСБ изображена на рис. 1 и представляет собой два параллельно включенных Т-образных четырехполюсника. Первый состоит из двух резисторов R1 и конденсатора C2, а второй – из двух конденсаторов C1, представляющих собой плечи четырехполюсника, и резистора R2.  Рис.1. Электрическая схема МСБ Исходные электрические и эксплуатационные данные, а также материалы, определяющие индивидуальность заданий, приведены в таблице 1. Материалы задаются в качестве исходных данных для исключения дублирования вариантов курсовой работы. Каждый студент обязан выполнить задание в соответствии с цифрами своего шифра. 2.2. Технологические требования и ограничения 2.2.1. Методы пленочной технологии и характеристики материалов Технологические требования и ограничения, накладываемые при производстве пленочных элементов, определяют возможность изготовления схемы с заданными параметрами, а также определяют выбор варианта пленочной технологии, которая развивается в двух основных направлениях: по пути создания элементов на основе толстых (толстопленочная технология) и тонких (тонкопленочная технология) пленок. Каждая из указанных технологий имеет свои преимущества и недостатки. Толстопленочная технология - более простая, экономичная и дешевая, однако имеет существенные технические недостатки: обеспечивает изготовление пленочных элементов со значительным относительным отклонением (погрешностью изготовления) от номинала (10…15)%, имеет низкую воспроизводимость параметров. Тонкопленочная технология, несмотря на более сложные технологические циклы, имеет существенное преимущество перед толстопленочной технологией. Она обеспечивает более точное изготовление интегральных элементов с отклонениями от номинальных значений пленочных элементов в 1…10%, а при соответствующих методах подгонки эта величина может быть уменьшена до десятых долей %. Кроме того, при тонкопленочной технологии осуществляется высокая воспроизводимость параметров и более высокая степень интеграции микросхем. Выбор той или иной технологии является одним из основных этапов проектирования интегральных микросхем (ИМС), так как на этом этапе, в зависимости от выбранной технологии, осуществляется выбор материалов пленочных элементов ИМС: резисторов, конденсаторов, проводников и контактных площадок, а также подложек и защитного слоя. Выбранные материалы должны обеспечивать: высокую степень интеграции пленочных элементов ИМС; необходимую точность и стабильность параметров в соответствии с электрическими и эксплуатационными требованиями; высокую надежность при минимальных технологических затратах; простоту и экономичность технологических процессов при изготовлении элементов. Характеристики материалов пленочных резисторов, конденсаторов, подложек, проводников и контактных площадок, защитных слоев приведены в Приложении (таблицы 2 –6). Таблица 1 Исходные электрические, эксплуатационные данные и материалы
Допуски на номиналы резисторов и конденсаторов: δRi = δCi = ± 10% Погрешность воспроизведения поверхностного удельного сопротивления s, 2%; Погрешность сопротивления контактов Rk: 2%; Погрешность воспроизведения удельной емкости Co,: 2%. Эксплуатационные данные: Интервал рабочих температур : - 30…+30 0С; Время эксплуатации t: 103 ч. При разработке топологии и технологии изготовления МСБ следует руководствоваться: а) технологическими ограничениями, вызванными следующими геометрическими погрешностями при изготовлении пленочных элементов: ошибкой изготовления рисунка в маске (фотошаблона)  Δ;ошибкой линейных размеров ∆b и ∆ℓ;ошибкой совмещения маски (фотошаблона) с подложкой ∆h.Таблица 2 Характеристики материалов пленочных резисторов
Таблица 3 а Характеристики материалов пленочных конденсаторов
Таблица 3.б Характеристики материалов плёночных конденсаторов
Таблица 4а Характеристики материалов подложек гибридных ИМС
Таблица 4б Характеристики материалов подложек гибридных ИМС
Таблица 5 Характеристики многокомпонентных систем тонкоплёночных проводников и контактных площадок
Таблица 6 Характеристики материалов, применяемых для защиты элементов
Для биметаллических масок ∆ = 10 мкм, ∆ℓ = ∆b = 10 мкм, ∆h = (1…3) мкм.б) технологическими требованиями: последовательность нанесения слоев пленочной структуры должна строго соблюдаться для выбранного метода изготовления; оригинал пленочной и гибридной ИМС должен изготавливаться в соответствии с топологическим чертежом, выполненным в прямоугольной системе координат в масштабе 10:1 или 20:1; при разработке топологических чертежей должны предусматриваться технологические периферийные поля: при масочном методе не менее 0,5 мм, при фотолитографии не менее 1 мм. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
