МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
По дисциплине
«Технология микроэлектронных устройств»
| Направление подготовки | 12.03.01 «Приборостроение» | |||||
| (код и наименование) | ||||||
| Профиль | «Технология приборостроения» | |||||
| (код и наименование) | ||||||
| Филиал | Филиал МИРЭА в г. Серпухове | |||||
| (краткое и полное наименование) | ||||||
| Форма обучения | очная | |||||
| (очная, очно-заочная, заочная) | ||||||
| Программа подготовки | академический бакалавриат | |||||
| (академический, прикладной бакалавриат) | ||||||
| Квалификация выпускника | Бакалавр | |||||
Серпухов 2016 г.
Расчетно-графическая работа
По дисциплине «Технология микроэлектронных устройств»
Тема: Конструирование и изготовление тонкопленочных резисторов.
Цель: Изучить методику расчета конструктивных параметров тонкопленочных резисторов с учетом технологических возможностей, условий эксплуатации в составе гибридной интегральной микросхемы.
Содержание работы:
1. Получить задание (схема электрическая принципиальная) у преподавателя.
2. Провести анализ схемы для выявления исходных данных для расчета резисторов.
3. Выбрать материал резисторов и проводников; определить основные характеристики материала резисторов.
4. Определить форму резисторов, рассчитать их размеры; выбрать масштаб для изображения резисторов.
5. Изобразить графически:
– схему электрическую принципиальную (формат А4);
– топологический чертеж микросхемы в выбранном масштабе (на миллиметровой бумаге формата А4).
Методические указания.
Перед началом работы изучить лекционный материал по теме: «Элементы ГИС».
Анализ электрической принципиальной схемы
· Преобразовать схему в вид, удобный для расчета, исходя из максимально возможных токов, протекающих через резисторы – считать полностью открытыми (или закрытыми) транзисторы; сопротивление конденсаторов считать равным нулю при последовательном соединении и бесконечным при параллельном соединении; учитывать схему включения и технические характеристики схемы.
· Рассчитать мощность, рассеиваемую каждым резистором. Формулы для расчета (выбрать наиболее удобную):
P=I*U; P=I2R; P= U2/R
· В процессе расчета использовать законы Ома (I=U/R; U=I*R) и Кирхгофа (ΣIi=0).
Порядок расчета пленочных резисторов
1.Выбрать материал (с учетом удобной формы резисторов) по таблице 1 и технологию получения пленок резистора, проводников и контактных площадок — один из вакуумных методов.
2.Определить коэффициент формы резистора:
Кф= R/ Ro (1)
3.По коэффициенту формы резистора определить внешний вид резистора (таблица 2) и выбрать метод формирования его рисунка - метод маски (соотношение сторон не более 10:1) или метод фотолитографии (соотношение сторон - любое).
4. Определить технологические ограничения, связанные с применением выбранного метода (таблица 3).
5.Определить допустимую относительную погрешность γKф .
Погрешность номинала резистора складывается из:
γR =γRo+γKф+γRт+γRст+γRk (2)
γR – погрешность выполнения номинала резистора, %
γRo - погрешность определения сопротивления квадрата пленки, зависит от условий напыления, материала пленки, не более 5%
γKф – погрешность коэффициента формы, зависит от погрешностей геометрических размеров сторон резистора
γKф = Δ l / l +Δ b / b (3)
Δ l, Δ b - погрешности длины и ширины резистора (из таблицы 3)
l, b - длина и ширина резистора (их требуется определить), поэтому γKф пока неизвестна.
γRт – погрешность резистора, связанная с температурой, зависит от температурного коэффициента сопротивления ά (ТКС)
γRт = ά*(Tmax – 20о С)*100% (4)
ά – температурный коэффициент сопротивления, 1/оС;
γRст – погрешность, обусловленная старением, не более 3%;
γRk - погрешность переходных сопротивлений контактов, не более 3%.
Учитывая вышеизложенное:
γKф= γR- γRo - γRт -γRст -γRk (5)
Значение погрешности должно быть положительным. При отрицательном значении погрешности выполнение резистора заданной точности из указанного материала невозможно. Для обеспечения требуемой точности следует выбрать другой материал (с меньшим ТКR) или ввести операцию подгонки номинала.
5.Определить меньший из размеров резистора. Если Кф>1, то это ширина.
(если Кф<1, то это длина, см. стр.4)
Ширина определяется с учетом технологических ограничений, обеспечения заданной точности и рассеиваемой мощности резистора:
b =max[bтex; bтoчн; bP], (6)
где bтex - минимальная ширина резистора (из табл.3)
bтoчн - ширина резистора, определяемая точностью изготовления;
bP – ширина резистора, обеспечивающая заданную мощность рассеивания
bтoчн - определить из формулы (3), учитывая, что Кф изначально опре-
деляется как отношение длины к ширине резистора, то есть
Кф= l /b, (7)
Следовательно b= l / Кф или l = b * Кф (8)
bP – определить из формулы Р=р0*S (9)