8.2. Особенности конструирования интегральных микросхем

Главной особенностью конструирования ИС является тесная связь конструктивных решений 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 изготовлениии 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.

Рис. 8.1. Конструкция пленочного резистора: а — линейного; б - криволинейного; 1 — проводящая пленка; 2 — резисгнвная пленка

Рис. 8.2. Устройство тонкопленочного линейного резистора: 1 — проводящая пленка (выводы); 2 — защитное покрытне: 3 — подложка; 4— резнсгивная пленка

Рис. 8.3. Устройство тонкопленочного конденсатора: 1 — подложка; 2 — обкладка конденсатора; 3 — днэлектрнк: 4 — обкладка конденсатора

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 резистивной пленки контактной площадкой. Оптимальной является величина перекрытия

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

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

Рис. 8.4. Плепочяые катушки индуктивности: а — прямоугольная спираль; б - круглая спираль; 1 — токопроводящая 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 а минимальную ширину проводников Минимально допустимые размеры контактной площадки, предназначенной для контроля номиналов пленочных элемен тов, составляют для подпайки навесных элементов а для сварки Минимально допустимое расстояние между контактными площадками для подпайки равно Рекомендуется придавать контактным площадкам с проводниками наиболее простую форму, например и 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 операций 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.