Студопедия — Дрейфовий струм.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Дрейфовий струм.






Дрейфовий струм виникає в напівпровіднику, якщо до нього прикладається електричне поле. Щільність електронної складової дрейфового струму дорівнює:

J др n = enµnE,

де e – Заряд електрону (1.6*10-9 Кл)

n – концентрація електронів;

µn рухомість електронів;

E - напруженість електричного поля.

Рухомість електронів µn – є їх здатність переміщуватись під дією електричного поля.

Аналогічно щільність діркової складової дрейфового струму знаходиться за формулою:

Jдр p = epµpE,

де p – концентрація дірок, µp рухомість дірок.

Загальна щільність дрейфового струму в напівпровіднику дорівнює сумі

Jдр = Jдр p + Jдр n,

Jдр = eE(µnn + µpp).

Дифузійний струм.

В областях напівпровідника з різною концентрацією електронів (дірок) вірогідність зіткнення електронів (дірок) більше там, де вища їх концентрація. Тому, за законами фізики, носії заряду, будуть намагатися перейти із обдастей менших зіткнень, тобто переміщуватись із області більших концентрацій в область менших концентрацій (дифузія). Оскільки дифузія є переносом носіїв заряду, то в напівпровіднику з’являється дифузійний електричний струм. Він намагається вирівняти концентрацію носіїв.

Дифузійний струм електронів (як і струм дірок) рухається в бік зменшення концентрації і так само як струм мусить бути негативним. Однак відповідно з прийнятим в техніці умовним направленням вважається, що дифузійний струм електронів рухається в бік зростання концентрації електронів, тобто назустріч потоку електронів, тому в рівнянні (4.1) стоїть знак ”+”.

Загальна щільність дифузійного струму в напівпровіднику буде

Jдиф = Jдиф n + Jдиф p

Рекомбінація носіїв заряду та час їх життя.

Як відомо, в напівпровіднику внаслідок теплового збудження електронів здійснюється генерація пар "електрон - дірка" та іонізація атомів домішки, які приводять до збагачення напівпровідника рухомими носіями заряду. Поряд з процесом генерації носіїв заряду в напівпровіднику існує і зворотний процес - рекомбінація, зв'язаний з переходом електрона з зони провідності в валентну зону і який приводить до зникнення двох рухомих носіїв заряду - електрона і дірки. В стані термодинамічної рівноваги відбувається безперервний обмін електронами між рівнями валентної зони, зони провідності і домішковими рівнями. При цьому установлюється концентрація носіїв заряду, яка називається рівноважною.

Крім теплового збудження, яке приводить до виникнення рівноважної концентрації зарядів, рівномірно розподілених по об'єму напівпровідника, збагачення напівпровідника електронами і дірками може здійснюватися його освітлюванням, опромінюванням потоком заряджених частинок, введенням їх через контакт (інжекцією) і таке інше.

Енергія збудника в цьому випадку передається безпосередньо носіями заряду і теплова енергія кристалічної решітки залишається практично незмінною. Отже, надмірні носії заряду не знаходяться в тепловій рівновазі з решіткою і тому називаються нерівноважними. На відміну від рівноважних вони можуть нерівномірно розподілятися по об'єму напівпровідника.

Після закінчення дії збудника за рахунок рекомбінації електронів і дірок концентрація надмірних носіїв швидко спадає і досягає рівноважної величини.

В сучасній електронній техніці широко використовуються напівпровідникові прилади, які ґрунтуються на принципах фотоелектричного та фотооптичного змінювання сигналів. Перший з цих принципів зумовлений зміною електрофізичних властивостей в наслідку поглинання в ній світлової енергії (квантів світла). При цьому змінюється ДЕС., що призводить до зміни струму в колі, в якому увімкнений елемент. Другий принцип зв’язаний з генерацією випромінювання в речовині, зумовлений прикладеним до нього струмом та струмом який протікає крізь світло випромінюваний елемент. Вказані принципи створюють научну основу фотоелектроніці – нового научно-технічного напрямку, в якому для передачі, обробки та зберігання інформації використовуються як електричні, так і оптичні засоби та методи. Безліч оптичних та фотоелектричних явищ у напівпровідниках можна звести до основ:

1. Поглинання світла та фотопровідність.

2. Фотоефект в p-n переході.

3. Електролюмінесценсія

4. Стимульоване когерентне випромінювання.

Кремній.

Кремній – основний матеріал сучасного П/П виробництва. Він широко використовується для виготовлення П/П приладів і для виготовлення UMC виявляється єдиним П/П матеріалом.

Кремній виявляється одним із самих розповсюджених єлеиентів в земній корі, де його вмісткість становить 29,5 %.

Найбільш розповсюдженим сполученням цього елементу виявляється двоокис кремнію SiO2. Кремній в вільному стані в природі не зустрічається.

Кремній Si – елемент 4-ї групи ПСЄ Менделєєва. На зовнішній валентній оболочці атома кремнію 4 електрони ∆W кремнія при 20 0С – 1,12 єВ. Концентрація властних носіїв заряду – 3*1016, придільна опірність 2,3*103 Ом*м і різно зменшується при збільшенні концентрації домішок.

При низьких температурах і високому тиску кремній переходить в над провідникових стан, таким чином ρ кремнію зменшується зменшується практично до нуля.

Зовнішнє кремній являє собою темно-сірий матеріал з металевим блиском, твердий і крихкий.

Густина – 2320 кг/м3, температура плавлення 1414 0С.

Застосування кремнію.

Кремній являється базовим матеріалом при виготовленні пленарних транзисторів і інтегральних мікросхем.

Із кремнію виготовляють широкий асортимент дискретних П/П приладів-вимірювачів,імпульсних і СВЧ – діодів, НЧ і ВЧ; потужних і малопотужних біполярних транзисторів, польові транзистори. Робочі частоти планарних транзисторів досягають до 10 ГГн. Із кремнію виготовляється більшість транзисторів.

Широке застосування одержали кремнієві фото чутливі прилади. Кремнієві фотоелементи служать для перетворення сонячної енергії в електричну, використовуються як сонячні батареї. Вони використовуються в системі енергопостачання космічних апаратів.

 

Германій.

Германій відноситься до числа дуже розсіяних елементів, в тому числі дуже часто зустрічається в природі, але присутній в різних мінералах в дуже невеликій кількості. Його наявність в земній корі складає десь приблизно 7 – 10 %.

Чистий германій має металевий блиск, характеризуються високою твердістю і крихкістю.

Кришталевий германій хімічно стійкий в повітрі при кімнатній температурі. При нагріванні до температури вище 50 0С він окислюється з утворенням двоокису GeO2. Із-за нестабільності властивостей германій не можу бути використаний в П/П технології, як кремній. Кількість атомів в одиниці об’єму 4,45*1028 м3 ∆n = 0,75 єВ, концентрація власних носіїв 2,5*1019 м3, ρ = 0,68 атм. Густина 5360 кг/м3, температура плавлення нище ніж у кремнію 937 0С.

Застосування германію.

На основі германію випускається багато приладів різного призначення, широке розповсюдження одержали викремітельні плоскості діоди і сплавні біполярні транзистори.

Германій використовують також для створення тунельних діодів, точених ВЧ, імпульсивних і СВЧ діодів.

Оптичні властивості германію дають можливість використовувати його для виготовлення фото резисторів і фото діодів, оптичних лінз, фільтрів, модуляторів світла, лічильників ядерних частин.

 


Лекція № 9.

Тема. Мікромініатюризація радіо електричної апаратури

План лекції:

Гібридні та напівпровідникові ІМС

Пасивні елементи гібридних ІМС.

Технологія створення інтегральних схем і елементної бази гібридних ІМС.

Література до вивчення лекції:

1. Пасинков В.В., Сорокин В.С. Материалы електронной техники. – М.: Высш. Школа, 1986, с. 94-98, 133-156

2. Гершунский Б.С. Основы электроники и микроелектроники, - Киев: Высш. Школа, 1989, с 55-172

3. Толю па С. В., Латипов І. М., Еремеєв Ю.І., Електричні матеріали. Пасивні електронні елементи інфокомунікаційних систем та мереж. навч. посібник, 2010р.

1.Гібридні та напівпровідникові ІМС

Етапи та напрямки розвитку інтегральних мікросхем

Сучасні та перспективні зразки техніки зв’язку розробляються та виготовляються на новій елементній базі –інтегральних мікросхемах (ІМС). Проблеми розробки, виготовлення та експлуатації техніки зв’язку на ІМС займається спеціальна наука –мікроелектроніка.

Мікроелектроніка дозволяє створити зразки техніки, які відрізняються від існуючих зразків на дискретних елементах такими якостями, як: висока надійність, незначне споживання електроенергії, малі габаритні розміри та маса, низька собівартість виготовлення.

Ці якості досягаються за рахунок застосування так називаємої інтегральної технології виготовлення ІМС, при якій процеси виготовлення радіоелементів і з’єднання їх у функціонально закінчений вузол суміщаються.

За рахунок інтегральної технології став можливим перехід від традиційних методів збірки функціональних вузлів на дискретних радіоелементах до групового методу виготовлення та з’єднання інтегральних радіоелементів у єдиному конструктивно закінченому функціональному вузлі.

Рівень мініатюризації техніки зв’язку характеризується відношенням числа радіоелементів у вузлі до об’єму, який займає цей вузол, і називається густиною наковки.

Прийнято вважати, техніка зв’язку пройшла у своєму розвитку чотири етапи мініатюризації.

Кожному етапу відповідає своє покоління елементної бази (рис.1).

Перший етап -це етап вакуумної електроніки. Елементну базу на цьому етапі складали електронно-вакуумні прилади. На цьому етапі здійснювалася мініатюризація електронних ламп пасивних елементів, покращувались характеристики й параметри, використовувався пакетний монтаж. Це дозволило збільшити густину паковки до 200 елементів на 1 дм³ (0,2 ел/см³).

Другий етап - етап дискретної напівпровідникової електроніки настав з появою і широким впровадженням в РЕТ у якості елементної бази дискретних напівпровідникових приладів-діодів, транзисторів. Застосування транзисторів і мініатюрних радіоелементів забезпечило якісний стрибок у мініатюризації РЕТ, підвищення її надійності, економічності, зменшенні габаритних розмірів і маси.

 

Покоління радіоелектронної техніки Етапи мініатюаризації радіоелектронної техніки Елементна база радіоелектронної техніки
  І –покоління (50 –ті роки)     Мініатюризація     Електронно –вакуумні прилади
ІІ –покоління (60 –ті роки)   Дискретні напівпровідникові прилади
ІІІ –покоління (70 –ті роки) Мікромініатюризація Інтегральні схеми (ІС)
ІV –покоління (80 –ті оки)     Комплексна мікромініатюризація   Великі та надвеликі інтегральні схеми (ВІС, НВІС)
V –покоління (90 –ті роки) Елементи функціональної електроніки

Рис.1.етапи розвитку мініатюризації електронної техніки

До цього часу (в 60 –ті роки) широке розповсюдження отримав так званий функціонально-вузловий метод конструювання РЕТ.

Сутність методу заключається в конструюванні РЕТ не із окремих радіодеталей, а із уніфікованих функціональних вузлів (УФВ)- підсилювачів, генераторів, перетворювачів, тригерів та інш. Такі УФВ, зібрані на дискретних елементах, отримали назву модулів (мікромодулів). Їх застосування дозволило отримати густину упаковки до 2 ел/см³.

Третій етап -етап мікроелектроніки. На цьому етапі мікромініатюризації РЕТ у якості елементної бази використовуються інтегральні схеми (ІС). Термін „схема” включає в себе поняття пристрою, вузла, а термін „інтегральна” означає об’єднання великої кількості електрично з’єднаних елементів в одному корпусі.

Четвертий етап -етап комплексної мікромініатюризації. Елементною базою для побудови РЕТ служать інтегральні схеми підвищеного рівня інтеграції (ВІС) та надвеликі інтегральні схеми (НВІС).

Технологія виготовлення пасивних елементів ІС.

В даний час у радіоелектронній промисловості для виготовлення ІС використовуються дві технології (рис. 2): гібридна та напівпровідникова.

До технології виготовлення пред’являються протирічні вимоги. З однієї сторони, необхідно підвищувати ступінь інтеграції ІС, а з іншої, необхідно мати типові (універсальні) ІС. Однак збільшення рівня інтеграції ІС обмежує область їх застосування. Наявність двох технологій дозволяє, в деякій мірі, задовільнити цим протирічним вимогам.

Найбільшу густину паковки ІС забезпечує напівпровідникова технологія. Однак її складність та властивості отриманих елементів не завжди задовольняють технічним вимогам. Більш економічною являється гібридна технологія. Вона дозволяє отримати ІС із кращими властивостями елементів, але більш низьким рівнем інтеграції.

 

Рис.2.технології виготовлення ІС

 

2.Пасивні елементи гібридних ІМС.

Вивчення характеристик інтегральних схем є достатньо складним процесом, що вимагає застосування спеціальних вимірювальних приборів, тому для ознайомлення з принципами інтегральної технології у якості об’єкта дослідження пропонується гібридна інтегральна схема з пасивними R, C, L –елементами, виконаними на діелектричній пасивній підкладці.

Базовими технологічними процесами при виготовленні інтегральних схем є нанесення тонких плівок, різні методи легірування, фотолітографічна обробка, герметизація та корпусування, вимірювання параметрів схем як на кінцевому етапі виробництва, так і в процесі їх виготовлення.

Гібридні інтегральні схеми (ГІС) виконуються на діелектричній підкладці. В якості пасивних підложок для інтегральних схем широке застосування має полікристалічна кераміка типу сіталла (98% SiO2), полікора (97% Ai2O3), BeO2. З монокристалічних підкладок великого застосування має сапфір (a – Ai2O3),п’єзокварц (a – SiO2), ніобатлітія (LiN6O3), гранати.

Загальною вимогою до матеріалів підкладок є висока механічна стійкість, добра теплопровідність, хімічна стійкість, технологічність обробки.

Тонкоплівкові провідники (мікросмуги) в інтегральних схемах виконуються з високопровідних матеріалів. При відсутності доброї адгезії застосавуються багатошарові структури. Мікросмугові елементи виконуються з використання вакуумного напилення чи напилення з наступним гальванічним осадженням при захисній плівці.

Основними вимогами до мікросмугових елементів є висока електропровідність, добра адгезія до підложки, хімічна та антикорозійна стійкість, технологічність до пайки або зварювання. Основні характенистики матеріалів для провідних елементів представлені в таблиці 1.

ПЛІВКОВІ РЕЗИСТОРИ. У гібридних інтегральних схемах застосовуються тонкоплівкові резисторні елементи. У випадках наявності в одній схемі резисторів, у яких номінали різняться у сотні разів, на підложці крім тонкоплівкових резисторів може бути застосований навісний монтаж.

Для отримання резисторів на підкладку наносять резистині плівки. Резистори невеликого опору отримують із плівок, які представляють собою сплав високого опору (наприклад, ніхром). Для резисторів високого опору застосовується суміш металу з керамікою (кермет).

Таблиця 1

 

Матеріал ρ·10^-8 Ом·м ρs, Ом/ٱ Адгезія, відн. одн.
Ag 1.6 0.16  
C 1.7 0.2  
Au 2.3 0.27  
Al 2.6 0.33  
Cr   10 -300  
Mo   1.0  

 

Опір плівкового резистора (мал.3,б) залежить від товщини та ширини плівки, її довжини та матеріалу. Для збільшення опору виготовляють плівкові резистори зигзагоподібної форми(мал.3,а). Їх питомий опір вимірюють в омах на квадрат (Ом/ٱ).

У тонкоплівкових резисторів питомий опір складає від 10 до 300 Ом/ٱ і номінали від 10 до 10⁶ Ом. Точність їх виготовлення ±5%, підгонка заключається в частковій заміні резистивного шару до необхідного розміру.

 

Товстоплівкові резистори мають питомий опір від 5 Ом до 1 МОм/ٱ, номінали від 0,5 до 5·10 Ом, точність виготовлення ±5%,стабільність в часі гірша чим в тонкоплівних резисторів. При розрахунку тонкоплівних резисторів користуються формулою:

R=ρs·K,

де K=l/b –коефіцієнт форми,

ρs -поверхневий опір, Ом/ٱ

Коли резистор має складну форму (мал. 3), його опір визначається за формулою:

R= ρs·(K+0,55N)

де N –число вигібів,

K –коефіцієнт форми на лінійних ділянках.

 

Рис. 3. Будова плівкового резистора

 

Характеристики матеріалів для тонкоплівчатих резисторів представлені в таблиці

Таблиця 2

 

Матеріал Позначення Питомий поверхневий опір, Rs, Ом/ٱ. Питома потужність розсіювання Рпит, Вт/см² Відносна зміна опору за 1000г роботи, % Температурний коефіцієнт опору ТКО 10ˉ⁶ граֿ¹
Хром Cr 100 -200   0,5 ±100
Ніхром Ni –Cr до 300 0,5 0,5 ±100
Тантал Ta 80 -200 до 10 1,0  
Нітрид танталу TaN 10 -200 ___   0,2  
Титан Ti   ___ ___  
Реній   Re 200 -300 ___ ___  
Кермет   ___     0,5  
Металоселі-цидні сплави МЛТ –ЗМ       ±150

 

Діапазон номіналів плівкових резисторів лежить у межах 50 Ом... 10 МОм.

За максимально допустиму питому потужність розсіювання приймають потужність, яка приходиться на квадрат плівки, при якій температура резистора не перевищує +60° С при температурі навколишнього середовища +25º С.

У процесі настройки мікросхем у деяких випадках необхідно виміряти номінал резистора. Для цього на резистивну плівку напиляють перемички, число і розміщення яких залежить від умови підстройки. Коли необхідно підстроїти номінал резистора в бік збільшення, резистивну плівку частково видаляють хімічним травленням або за допомогою променя лазерного пристрою підгонки.

Плівкові резистори можуть робити при наругах до декількох сотень вольт на частотах до декількох сотень мегагерц.

ПЛІВКОВІ КОНДЕНСАТОРИ. Плівкові конденсатори виконуються на діелектричній підкладці в вигляді трьох шарових структур метал –діелектрик –метал (мал. 4).

В якості матеріалів для обкладок частіше всього використовують алюміній, а також золото, срібло, тантал, мідь. Діелектриками служать моно окис кремнію SiO2, моноокис германію GeO, трьохсерниста сурма Sb2S3, п’ятиокис танталу Ta2O5, бороселікатне та алюмосилікатне скло. Ємність плівкового конденсатора визначається за формулою:

С=0,0885·ε·S/d,

 

Рис. 4. Конструкція плівкового конденсатора

 

де С –ємність, пФ;

ε –діелектрична проникність діелектрика;

S –площа обкладок конденсатора, см²;

d –товщина діелектрика, см.

Ємність конденсатора, площа обкладок якого дорівнює 1 см², називається питомою ємністю С₀ (виражається вона у пФ/см²):

С₀=0,0885·ε/d.

Тоді ємність конденсатора можна визначити за формулою:

C= С₀·S.

Як видно з формули, величину питомої ємності визначають діелектрична проникливість і товщина діелектрика. Для отримання великої питомої ємності застосовують діелектрики з високим значенням діелектричної проникливості, а також зменшують товщину діелектрика, котра звичайно, складає десяті долі мікрометра.

Електрична міцність діелектрика оцінюється величиною пробивної напруги Uпроб і відповідає значенням напруженості електричного поля Епр, між якими існує залежність:

Епроб= Uпроб/d

Основні електричні та експлуатаційні властивості плівкових конденсаторів приведені в таблиці 3.

Важливим експлуатаційним показником конденсаторів є температурний коефіцієнт ємності (ТКЄ), який визначається за формулою:

ТКЕ=С2-С1/С1(Т2-Т1),

де С1 –ємність при першоначальній температурі;

С2 –ємність при підвищеній температурі;

Т1 –початкова температура; Т2 –кінцева температура.

Втрати у діелектрику плівкового конденсатора відображають через тангенс кута діелектричних втрат tg δ.

Розрахунок плівкових конденсаторів при вибраній товщині діелектрика зводиться до визначення площи обкладок за формулою:

S=Сн/С₀,

де Сн –заданий номінал ємності.

Питома ємність змінюється в межах від десятків до тисяя пФ на 1 мм², при площі конденсатора в 25 мм²(5×5 мм) номінальна ємність може досягати від сотень до десятків тисяч пікофарад, точність виготовлення ±15%, а температурний коефіцієнт ємності отримується рівним

(0,005 -0,2)· 10ˉ К ֿ¹.

Ємність реального плівкового конденсатора завжди буде відрізнятися від розрахованої у наслідок наступних причин:

-невідповідність розмірів механічних або фотолітографічних масок розрахованим розмірам електродів;

-розкид значень величини ε діелектрика;

-невідповідність товщини плівки діелектрика розрахованому значенню.

 

Таблиця 3

 

Матеріал Діелектрична проникність ε   Експлуатаційна питома ємність, Сексп., ПФ/см² Тангенс кута діелектричних втрат tg δ при f=1 кГц, % Електрична міцність, Епроб, кВ/мм   Температурний коефіцієнт ємності, ТКЄ 10ˉ, 1/град
SiO 5...6 10 0,5...1 10...100 2...5
SiO2   2·10 0,5 5·10...10  
Geo 10...12 10...2·10 0,2...0,5 10...50 2...4
Sb2O3 18...20 2·10 0,5...1 до 200 5...6
Al2O3   3·10...4·10 0,3...1 до 500 3...4
Ta2O5 20...22 5·10...10 0,3...1 до 500 2...3
Боросилі-катне скло   10...2·10 0,1...0,3 до 100  
Алюмосилі-катне скло 4...5 10...5·10 0,2...0,3 до 100  

 

ПЛІВКОВІ КОТУШКИ ІНДУКТИВНОСТІ. Плівкоі котушки індуктивності являють собою плоскі круглі(мал. 5, а) або прямокутні спіралі (мал. 5, б) нанесені на поверхню підкладки. Ширина полосок та просвітів між ними складає декілька десятків мікрометрів із питомою індуктивністю 10 -20 нГн/мм² на площі 25 мм² можна отримати індуктивність до 0,5 мкГн. Збільшення індуктивності досягається шляхом нанесення на котушки феромагнітної плівки, яка виконує роль сердечника.

Рис. 5. Плівкові котушки індуктивності

 

Індуктивність котушки с круглими витками можна визначити за формулою:

L =24,75 Dсер ³√N(lg 4Dсер /t)·10ˉ³, мкГн;

а індуктивність котушки з квадратними витками за формулою:

L =55,5a ³√N(lg 8a/t)·10ˉ³, мкГн.

де Dсер- середній діаметр спіралі, см.

Dсер =½(Dн-Dвн),

3. Технологія створення інтегральних схем і елементної бази гібридних ІМС.

 

Особливістю конструювання гібридних інтегральних мікросхем являється з’єднання конструктивних та технологічних рішень, зв’язаних із формуванням тих чи інших компонентів схеми. Подивимося основні етапи ізготовлення гібридних інтегральних мікросхем.

І етап –аналіз принципової електричної схеми та дослідження можливостей її реалізації у вигляді плівковоїгібридної мікросхеми. На цьому етапі визначають типи використовуваних елементів, їх номінальні параметри, виявляють, які елементи будуть виготовленні в плівковому виконанні, а які – в дискретному, а також число і росположення контактних площ.

ІІ етап –розробіток топологічної структури плівкової мікросхеми. Топологічне креслення мікросхем це конструкторський документ, визначаючий орієнтацію та взаємне розташування усіх елементівмікросхеми на площині підложки, а також форму та розміри пассивних елементів.

ІІІ етап – виготовлення фотошаблонів та масок. На основі топологічного креслення в фотолабораторії виготовляють мініатюрні фотошаблони, розміри яких співпадають зрозмірами мікросхеми. Фотошаблони виконують на фотопластинках с дозволяючою здібністю порядка 400 ліній/мм. На їх основі виробляють маски (трафарети), через які напиляють необхідні матеріали. В якості підложек для масок використовують нікеліровану мідну фальгу, фальгу із нержавіючої сталі, із бронзи і т.д.

Необхідний малюнок маски можно отримати пропалюванням підложек електронним промінем чи травленням. Найбільше поширення отримал другий спосіб. Щоб отримати малюнки травленням підложки, користуються способом фотолітографії. В процессі фотолітографії використовується полімерний матеріал – фоторезист.

Виготовлення металевихмасок способом фотолітографії показано на малюнку 6. На підложок маски тонким шаром наноситься фоторезист. Після просушки на нього наноситься фотошаблон та ультрофіолетовими променями, під дією яких фоторезист полімеризується, проходить експонування. Після цього підложку протравлюють кислотою. Ділянки, не захищенні полімеризованим фоторезистором, витравляються наскрізь, утворюючи потрібний малюнок. Полімеризований фоторезист смивають органічним розчинником.

При виготовленні плівкових мікросхем маски можуть використовуватися багаторазово.

IV етап –нанесення плівкових пасивнихелементів мікросхеми. Існують декілька способів отримання тонкоплівкових елементів. Найбільше поширення отримали вакуумне напилення та катодне роспилення.\

 

 

Рис. 7. Фотолітографічний метод виготовлення металевих масок:

а – підкладка з нанесенимфоторезистором;

б – експонування через шаблон:

в – підкладка після травлення;

г – готова маска після видалення фоторезиста

(1- фоторезист; 2 – підкладка; 3- фотошаблон)

 

 

Мал. 8. Установка випаровування в вакуумі:

1 – паромасляний насос; 2- манометри; 3- плита

з герметизованою прокладкою; 4- заслінка; 5- оглядове

вікно;6- ковпак; 7- анод;8- підкладка; 9- маска;

10- випаровувач; 11- вакуумний насос; 12- гвинти.

 

Мал. 9. Установка для катодного розпилення:

1-обертаючийся вхід; 2- заслонкаж; 3- катоджд;

4-ковпак; 5- заземлений екран; 6- підкладка;7-анод;

8- нагрівач; 9- базова плита; 10- підвід інертного газу;

11- підвід реактивного газу;

12- фланець високовакуумного заслона.

 

На мал. 8. Показана конструкція установки для запилення в вакуумі.

 

Установка складається з плоскої плити 3 з герметизованою прокладкою. На плиту встановлюють склянний або металевий ковпак 6 з оглядовим вікном 5. На деякій відстані від випаровувача 10 влаштовується підкладка 8, на яку повинна бути нанесена плівка. Для отримання очікуваного малюнка схеми використовуються маски 9. Випаровування здійснюється після відкачки до вакуума порядка 10-3 Па. В цьому випадку атоми випаровуванної речовини поширюються прямолінійно, та осідая на підложці, утворюють шар плівки потрібної товщини.

Для отримання плівок із тугоплавких матеріалів використовують катодне розпилення. Схема установки для катодного розпилення показана на мал. 9. Розпилювальний матеріал служить катодом. На анод подається висока напруга (біля 20 кВ). Підкладу та маску розташовують на невеликій відстані від катода (1 – 5см). Із установки відкачують повітря, після чого у неї подають інертний газ, утворюючи під ковпаком тиск порядком 0,1- 1 Па. Під дією високої напруги в установці утворюється іонівація газу. Важкі іони, потрапляючи на катод, руйнують його. Частинки катода розлітаються у різні сторони і осідають на підкладці, утворюючи на ній шар плівки необхідної товщини та форми.

V етап – встановлення дикретних елементів. Для з’єднання навісних активних елементів з плівковим монтажом використовується пайка низькотемпературними припоями, що виключає пошкодження приборів та порушення адгезії металезованих ділянок підложки із-за перегріву. Пайкапроводиться мініатюрними механізованими паяльниками з автоматизованим дозуванням припоя та авторегулюванням температури нагрівання зони з’єднання.

VI етап – конструктивне оформленнямікросхеми. Використовуються два способи захисту плівкових гібридних мікросхем від впливу зовнішніх факторів та від механічних пошкоджень: безкорпусний захист (герметизація за допомогою міцних корпусів різного типу). Корпусний захист ркомендується використовувати при довгій (більше десяти діб) експлуатації мікросхем в умовах підвищеної вологості.

Корпус повинен мати достатню механічну пружність, малу масу та габарити, добру електричну ізоляцію. Крім цього, всередині нього потрібно підтримувати достатньо стабільні температурні умови.

Для гібридних інтегральних мікросхем застосовують в основному три види корпусів: металевосклянний круглий, металокерамічний плоский та металевосклянний плоский.

Металевосклянний круглий корпус типа ТО має вісім, десять чи дванадцять виводів, направлених в один бік перпендикулярно площі основи. Круглі корпуси мають високу механічну пружність та достатню надійність. До їх недоліків можна віднести низьке використання об’єму корпуса, а також малу густину упаковки корпусів у блоці.

В теперішній час для захисту мікросхеми все більше застосовуються плоскі корпуси з виводами, направленими в протилежні боки.

 

 







Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 1560. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Выработка навыка зеркального письма (динамический стереотип) Цель работы: Проследить особенности образования любого навыка (динамического стереотипа) на примере выработки навыка зеркального письма...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия