Диэлектрических поверхностей

компоновка бескорпусных ИМС (включая и полупроводниковые БИС) с помощью многослойной пленочной коммутации на диэлектрических подложках, как составных частей функциональных ячеек.

Гибридная ИС — это микросхема, содержащая кроме элементов простые и сложные компоненты, например кристаллы полупроводниковых ИС. Такие микросхемы выполняют на диэлектрических подложках. Все пленочные элементы связаны между собой пленочными проводниками и изготовлены в виде одно- или многослойных структур, а компоненты вмонтированы падкой или сваркой на специальные площадки.

Полупроводниковые ИМС могут быть изготовлены как на полупроводниковых, так и на диэлектрических подложках. Поэтому главным классификационным признаком является тип подложки. По этому признаку ИМС можно разделить на два типа (3.1): ИМС на полупроводниковых и диэлектрических подложках. Среди полупроводниковых материалов наибольшее распространение для изготовления ИМС получили кремний и арсенид галлия. Следует отметить, что первая ИМС была создана на германии. По типу используемого транзистора полупроводниковые ИМС принято подразделять на биполярные и МОП ИМС. Кроме того, в последнее время все большее значение приобретают ИМС, построенные на основе ПТ с управляющим переходом. К этому классу, в частности, относятся ИМС на арсениде галлия, ПТ с затвором в виде диода Шотки. ПТУП до настоящего времени не нашли широкого применения в ИМС на кремнии. Однако эти приборы считаются перспективными для создания СБИС.

Из классификационной диаграммы видно, что полная диэлектрическая изоляция реализована пока только на диэлектрических подложках, а в полупроводниковых подложках в основном используют первые два вида изоляции. Совершенствование методов изоляции наряду с уменьшением геометрических размеров элементов, металлизации и уменьшения глубин залегания /7-п-переходов является основной тенденцией развития технологии производства биполярных ИМС. Основные трудности при дальнейшем совершенствовании биполярной технологии связаны с созданием более совершенной (диэлектрической) изоляции и реализации БТ с шириной базы менее 0.1 мкм (ширина активной базы порядка 0,03 мкм является предельно допустимой при концентрации примесей в базе 2 • 1018см~3). Основной особенностью технологии МОП ИМС является создание тонкого (порядка 100А) подзатворного диэлектрика и затворной области. По технологическим признакам МОП ИМС принято подразделять на р-, «-канальные и комплементарные. Технологической разновидностью МОП ИМС являются ИМС с металлическими и поликремниевыми затворами. В отличие от биполярных для реализации МОП ИМС, построенных на транзисторах с каналами одного типа электропроводности, необходимо четыре фотошаблона: первый — для формирования истоковых и стоковых областей, второй — для создания затвора, третий—для образования контактных окон к истоковым и стоковым

При анализе электрических цепей обычно допускается, что напряжение, приложенное к одному концу проводника, мгновенно передается во все точки по его длине. На самом деле это не так. Скорость распространения сигнала по проводнику конечна, ее значение определяется относительной диэлектрической проницаемостью среды, окружающей проводник. Если проводник окружен воздухом или находится в вакууме, то сигнал в нем распространяется со скоростью света в вакууме, т. е. 29, 979 см/не, или 30 см/не. Если проводник находится в среде с диэлектрической проницаемостью, отличной от единицы, то скорость распространения электрического сигнала в нем обратно пропорциональна корню квадратному из диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость печатных плат примерно равна четырем, и по печатным проводникам на таких платах сигнал распространяется со скоростью около 15 см/не; в пленочных проводниках, расположенных на диэлектрических подложках, значение е которых колеблется в пределах 8— 10, скорость распространения сигнала примерно в три раза меньше, чем в вакууме, т. е. равна ~ 10 см/не.

Интегральные микросхемы (ИС) — приборы, использующие свойства полупроводниковых веществ и представляющие собой совокупность нескольких взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, резисторов и т. д.), изготовленных в едином технологическом цикле на полупроводниковых или диэлектрических подложках и выполняющих функцию преобразования информации.

Избежать указанного недостатка позволяет гибридно-пленочная технология. Она обеспечивает производство ИС, у которых на диэлектрических подложках создаются пленочные элементы, а также располагаются навесные бескорпусные активные элементы и другие миниатюрные пассивные элементы.

Топологические структуры КМДП-элементов и ЛЭ на /г-канальных транзисторах имеют сходство: применяется совмещение транзисторов с одинаковыми типами каналов, поликремниевые слои используются в качестве соединений и др. Например, в схеме на 8.15, а сток транзистора VTnl совмещается в одну область с истоком транзистора VTn%, совмещаются в одну область истоки транзисторов VT'Р1, VTpZ, а их стоки — в другую. В микросхемах на кремниевых подложках транзисторы VTP1, VTP2 размещаются в одном кармане. Дополнительным требованием к топологии является устранение возможности возникновения тиристорного эффекта (эффекта «защелкивания»). Он заключается в том, что паразитная тиристорная р-п-р-п структура, образованная /?+-областью истока транзистора VTP, л-областью кармана, ^-подложкой и п+-областью истока транзистора VTn, при определенных условиях может переходить в открытое состояние. Тогда через нее течет большой ток, приводящий к выходу микросхемы из строя. В КМДП-микросхемах на диэлектрических подложках тирис-торный эффект отсутствует.

универсальность метода (изготовление трафаретов для напыления пленок и сеткографии, селективное травление пленочных слоев, вытравливание «окон» в окис-ных пленках для локальной диффузии, эпитаксии и имплантации, глубинное травление в полупроводниковых и диэлектрических подложках и т. д.);

При создании кремниевых ИМС на диэлектрических подложках из сапфира или шпинели все требования к механическим свойствам их сохраняются такими же, как и к кремниевым подложкам.

Кристаллического Кремния, а также воздуха, реализуетсй с помощью следующей группы технологических методов: «эпик»-процесс и его модификации; изоляция диэлектриком и поликристаллическим кремнием (VIP-процесс); метод воздушной изоляции («декаль»-метод); метод вертикального анизотропного травления (V—АТЕ-техноло-гия); изготовление элементов интегральных схем на диэлектрических подложках (сапфире или шпинели); изо-планарная технология; метод локальной эпитаксии.

Увеличение шероховатости диэлектрических поверхностей и клеевых композиций (акрилбутадиенстирольный каучук) достигается механической (гидроабразивной) или химической обработкой. Один из вариантов процесса химической подготовки, включающий набухание клеевой композиции и последующее вытравливание частиц каучука с поверхности, приведен в табл. 9.14.

Контроль качества подготовки металлических поверхностей заготовок ПП оценивают по полноте смачивания их водой. Состояние диэлектрических поверхностей проверяют микроскопическими

Электризация диэлектрических} поверхностей......... 41

Электризация частиц при отрыве от диэлектрических и проводящих поверхностей .................... 48

Электризация диэлектрических поверхностей

Электризация диэлектрических поверхностей происходит довольно часто. Процессы электризации сопутствуют прорезиниванию тканей, экструзии изделий из пластмасс (труб, листов, пленок), движению ленточных транспортеров и приводных ремней, транспортировке нефтепродуктов в диэлектрической таре и т. п. При различных движениях человека происходит электризация одежды и предметов обихода. Электризуются диэлектрические материалы, применяемые для остекления окон, облицовки стен, столов и для покрытия полов в производственных и бытовых помещениях.

Основной величиной, характеризующей заряженное состояние диэлектрических поверхностей, следует считать поверхностную плотность зарядов. Для пористых материалов или воздухопроницаемых тканей максимальная плотность зарядов на площади порядка нескольких квадратных сантиметров и более не может быть больше значений, соответствующих напряженности в воздухе #в=3-10в В/м:

Полученное стационарное решение относительно распределения зарядов можно применить как приближенное и для ряда других типичных конфигураций сплошных диэлектрических поверхностей.

Электризация в процессе трения скольжения при перемещении! материалов относительно диэлектрических поверхностей может возникать при осуществлении ряда технологических операций: шлифовка, полирование, самотечный транспорт, смешение и т. д. — и при случайных обстоятельствах. К таким случайным обстоятельствам можно отнести электризацию вследствие трения об одежду диэлектрической тары (канистр) для горюче-смазочных материалов. В ряде случаев возникновению загораний способствует электризация трением пластмасс и стекла, применяемых в качестве строительных или конструкционных материалов. При применении диэлектрических материалов даже в тех случаях, когда они в основном функциональном назначении не подвергаются электризации, в по-жаро- или взрывоопасных производствах необходимо учитывать опасность разрядов статического электричества.

При сжатии двух диэлектрических поверхностей найдено, что поверхностная плотность зарядов пропорциональна наименьшей диэлектрической постоянной из двух контактирующих материалов,

либо от линейных размеров заряженных диэлектрических поверхностей или объемов, как ограниченных электропроводными поверхностями или контурами, так и без них. Выявленные количественные зависимости [146] позволяют обеспечивать электростатическую ис-кробезопасность путем выполнения определенных конструктивных требований. При этом независимо от технологических режимов, например скоростей, гарантируется наиболее высокий уровень надежности, исключающий необходимость специальных измерений и не зависящий от колебаний электростатических и электроконтактных свойств материалов [146]. Поэтому конструктивное обеспечение электростатической искробезопасности основывается на допустимых значениях зарядов в импульсах, рассчитываемых с учетом только статистических отклонений экспериментальных методик ее определения.