изделие вычислительной техники. Все устройства, предназначенные для выполнения в изделии логических операций (интегральные микросхемы, микросборкн и т. п.), изображают в виде логических элементов, составляющих эти устройства. Тип

устройства, в состав которого входит логический элемент, указывают в соответствии с документом, на основании которого это устройство применено. На схеме имеются элементы, изображенные совмещение. Поле чертежа разделено на зоны.

Глава восьмая

ВЫПОЛНЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

8.1. Основные понятия и определения

Интегральная микросхема (ИС) - микроэлектроиное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и ко.чпонентов, изготовленных в едином технологическом цикле.

Элемент ИС - часть интегральной микросхемы, которая реализует функцию какого-либо электрорадиоэлемента и которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие (например, транзистор, диод,резистор, конденсатор).

Компонент ИС - часть интегральной микросхемы, которая реализует функции какого-либо электрорадиоэлемента и которая может быть выделена как самостоятельное изделие.

Полупроводниковая И С - интегральная микросхе,ма, все эле.менты и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и ла поверхности полупроводника.

Пленочная ИС - интегральная микросхема, все элементы и межэле-меитные соединения которой выполнены в виде пленок. Различают тонкопленочные и толстопленочные ИС.

Гибридная ИС - интегральная микросхема, содержащая кроме элементов и компонентов и кристаллы.

Подложка ИС - заготовка, пред назначенная для нанесения на нес элементов гибридных и пленочных ИС, межэлементных и межкомпонентных соединений, а также контактных площадок.

Плата ИС - часть подложки гибридной ИС, на поверхности которой нанесены пленочные элементы полупроводниковой микросхемы, межэлементные соединения и контактные площадки.

Кристалл ИС - часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы полупроводниковой микросхемы, межэлементные соединения и контактные площадки.

Контактная площадка ИС - ме таллизированный участок на плате или на кристалле, служащий для присоединения выводов компонеитов и интегральных микросхем, перемычек, а также для контроля ее электрических параметров и режимов.

8.2. Особенности конструирования интегральных микросхем

Главной особенностью конструирования ИС является тесная связь конструктивных рещении с технологией изготовления элементов микросхем. Интегральная технология позволяет за одну непрерывную операцию получить одновременно все элементы функционального узла или

схемы в единой конструкции. При такой технологии отсутствуют сборочные операции, процесс образования элементов схемы совмещен с процессом образования самой конструкции. При изготовлении пленочных ИС электрорадиоэлементы получают на подложке в виде пленок полупроводников, диэлектриков, различных металлов и их оксидов последовательно наносимых одна на другую. Пленки по толщине разделяют на толстые (1-25 мкм) и тонкие (не более 1 мкм). Геометрическая форма пленочных элементов по возможности должна быть простой, так как это упрощает их производство, увеличивает точность нзготовленияи надежность. Методами пленочной технологии изготавливают резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные проводники и контактные площадки. Миниатюрные трансформаторы, транзисторы, диоды являются навесными элементами, так как их трудно изготовить методами пленочной технологии. Микросхемы с навесными элементами являются гибридными.

12 3 4

Рис. 8.1. Конструкция пленочного резистора; с- - линейного; 6 - кряволииейного; / - пронодн-щая пленка; 2- резистнвиая пленка

Рис. В-2. Устройство тонкопленочного линейного резистора:

/ - проводящая пленка (выводы); 2 - защитное покрытие;- - подложка; 4- резнсгивная пленка

FS].:k44il4v4VV4V4\4!ySl

Рис. 8.3. Устройство тонкоплеиочного коидеи-сатора:

/ - полложка; 2 - обкладка нонденсатсра; 3 - диэлектрик; 4 - обкладка коЕдснсатхра

Геометрическая форма пленочных элементов должна быть по возможности простой, так как это упрощает их производство, увеличивает точность изготовления и надежность. Наибольшее распространение получили резисторы планарной конструкции, при которой резистивная пленка и проводящие пленки (выводы резистора) располагаются в одной плоскости (рис. 8.1). Резисторы неболь шого сопротивления выполняются линейными, а большого сопротивления - криволинейными. Устройство тонкопленочного линейного резистора показано на рис. 8.2. Для увеличения надежности и стабильности резистора необходимо правильно выбирать величину перекрытия рези-стивной пленки контактной площадкой. Оптимальной является величина перекрытия =0,154-0,20 мм.

Конденсаторы из тонких пленок обычно изготавливают трехслойными (рис. 8.3). Для повышения точности изготовления и надежности работы формы обкладок конденсатора выбирается наиболее простой. При формировании трехслойного конденсатора его нижняя пластина 4 (рис. 8.3) должна выступать за край верхней пластины 2 не менее чем на 0,2 мм.

Тонкопленочные катушки индуктивности KOHCTpyKTtfBHo представляют собой плоские прямоугольные или круглые проводящие спирали (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Пленочные катушки индуктивности: а - прямоугольвая спираль; б - круглая спираль; / - токопроводящаи пленка

Контактные площадки предназначены для связи пленочных и навесных элементов с проводниками, а также для связи с внешними выводами микросхемы. Контактные площадки должны обеспечивать малое переходное сопротивление при контактировании с элементами. Для получения заданных электрических параметров номинальную толщину пленок проводников обычно выбирают равной 0,5 мкм, а минимальную ширину проводников 0,25 мм. Минимально допустимые размеры контактной пло-" щадки, предназналеииой для контроля номиналов пленочных элемен тов, составляют 0,3X0,3 мм, для подпайки навесных элементов 0,7x0,7 мм, а для сварки 0,4x0,4 мм. Минимально допустимое расстояние между контактными площадками для подпайки равно 0,5 мм. Рекомендуется придавать контактным площадкам с проводниками наиболее простую форму, например Г-, Т- и П- образную.

При разработке конструкции ИС исходят из общих требований к конструкторским документам и учитывают особенности интегральной технологии. Одним из важных этапов работы является разработка топологической структуры пленочной микросхемы.

Топология - раздел микроэлектроники, рассматривающий принципы и методы проектирования рациональных форм-и рационального размещения пленочных элементов микросхем с учетом последовательности

технологических операции их изготовления.

В процессе разработки топологической структуры ИС решают следующие задачи: определение геометрических размеров элементов, получаемых методом пленочной технологии; разработка схемы взаимного расположения и соединения элементов на подложке; определение метода изготовления пленочных элементов и способов подсоединения выводов пленочных и навесных элементов к контактным площадкам и внешним выводам; выбор окончательной формы и размещения пленочных элементов; оформление чертежей; оценка качества топологии микросхемы и внесение корректировки.

Исходными данными при разработке топологии ИС являются электрическая принципиальная схема с перечнем элементов, техническое задание, технологические ограничения.

8.3. Топологические чертежи

Топологические чертежи определяют ориентацию и взаимное расположение элементов и контактов ИС на подложке, а также форму и размеры пленочных элементов и соединений между ними. Геометрическая форма пленочных элементов по возможности должна быть простой, так как это упрощает их производство, увеличивает точность изготовления и надежность.

Топологический чертеж пленочной ИС выполняют в масштабе 10:1 или 20:1. При разработке чертежа необходимо учитывать методы получения элементов схемы и очередность нанесения слоев. Как правило, в целях лучшего теплоотвода рези-стивные пленки располагают на поверхности подложки, затем проводящие пленки межсоединений илн обкладки конденсаторов, далее изолирующие пленки. При выполнении топологических чертежей используют условные обозначения типов слоев. Резистивный слой изображают площадками с точечным фоном; провод-