Материала используют

Значения tg8 изменяются в широких пределах в основном в зависимости от материала диэлектрика конденсатора. Например, воздушный конденсатор на керамическом основании имеет tg 8 = 0,0003н-0,0001.' Конденсатор со слюдяным диэлектриком имеет в нормальных условиях tgS=0,001; с бумажным tg 8 = 0,01-^0,02, с оксидным — tg 8 = 0,1-^1. , Значение tg 8 зависит от частоты проходящего тока и от температуры окружающего воздуха. С повышением частоты и температуры tg 8 возрастает.

Поэтому рабочее напряжение (Ур конденсатора обеспечивается выбором соответствующего материала диэлектрика с определенным значением ?„р и необходимой толщиной диэлектрического слоя d.

Здесь YC,, = АС/Со — относительная погрешность удельной емкости в условиях конкретного производства (зависит от материала и погрешности воспроизведения толщины диэлектрика); Ys = == AS/S — относительная погрешность площади (зависит от формы, площади и погрешности линейных размеров обкладок); YC/ — относительная температурная погрешность (зависит в основном от ТКС материала диэлектрика); ус„ — относительная погрешность, обусловленная старением пленок конденсатора (зависит от материала и метода защиты).

где tg б, tg бд, tg боб — тангенс угла диэлектрических потерь в конденсаторе, диэлектрике, обкладках и выводах соответственно. Потери в диэлектрике обусловлены свойствами материала диэлектрика на определенной частоте f и определяются суммой миграционных и дипольно-релаксационных потерь:

1. По заданной технологии и данным табл. 4.3 выбирают материал диэлектрика. Критериями выбора материала являются максимальные значения е, ?пр и минимальные значения ТКС, tg ол, /Сет с. Отметим, что на выбор материала диэлектрика существенно влияет область применения ИМС. Так, конденсаторы на основе ИБС и АСС, которые обладают наибольшей диэлектрической постоянной е, применяют в линейных ИМС на частотах до 10 МГц, когда требуется высокая степень интеграции, повышенная стабильность параметров и надежность в эксплуатации. В ИМС частотной селекции и БИС, работающих при высоких температурах, целесообразно использование конденсаторов на основе БСС, которые обладают наименьшим ТКС и наибольшими значениями Q, Епр в широком диапазоне частот и температур.

В зависимости от материала диэлектрика конденсаторы бывают бумажные, вакуумные, воздушные, керамические, слюдяные, стекло-керамические, стеклянные, оксидные и др. В зависимости от материала электродов и вида конструкции конденсаторы делятся на фольговые, с металлизированными обкладками, с герметичной конструкцией корпуса, с уплотненной конструкцией корпуса, с изолированным корпусом (неполярный конденсатор), с неизолированным корпусом (полярный конденсатор) и др. По признаку функциональной принадлежности конденсаторы бывают импульсные, поме-хоподавляющие, защитные, проходные и др. Малыми размерами при относительно большой номинальной емкости до 1 мкФ обладают керамические конденсаторы, получившие в связи с этим наибольшее распространение. ' Наибольшую номинальную емкость (до 22 000 мкФ) при относительно малых размерах имеют оксидные (электролитические) конденсатеоы.

Приближенно /чр = Л^чр^чр. Механизм разрушения изоляции вследствие ЧР достаточно сложен. Установлено, что под действием ЧР в полимерах развивается эрозия — разрушение поверхности материала диэлектрика, окружающего включение. Разрушение диэлектрика обычно связано с выделением газов водородного происхождения, образованием углеродистых соединений и химически активных продуктов, разрушающих диэлектрик. Обычно в процессе старения изоляции величина ^чр возрастает незначительно — в основном увеличивается число импульсов ЧР в единицу времени.

Выбор материала диэлектрика зависит от требуемых эксплуатационных характеристик конденсаторов и в значительной мере определяет технологию их производства. Например, если в ИМС требуется конденсатор с большой и предельно стабильной емкостью, то можно выбрать пятиокись тантала с двухслойными электродами (пленка золота или алюминия поверх тантала) или можно использовать двух- или многослойную структуру диэлек-358

Выбор материала диэлектрика во многом определяет организацию технологического процесса производства тонкопленочных конденсаторов. Поэтому целесообразно эти технологические процессы рассматривать применительно к каждому диэлектрику отдельно.

- Емкость и роводовС зависит от расстояния между проводами {увеличивается с уменьшением расстояния), диаметра провода и материала диэлектрика между проводами цепи. Произведение LC = p,e, где ц, и е — магнитная и диэлектрическая проницаемости. Для воздушной линии LC = 1, для кабеля LC = e.

В зависимости от материала диэлектрика конденсаторы бывают бумажные, вакуумные, воздушные, керамические, слюдяные, стеклокерамические, стеклянные, оксидные и др. В зависимости от материала электродов и вида конструкции конденсаторы делят на фольговые, с металлизированными обкладками, с герметичной конструкцией корпуса, с уплотненной конструкцией корпуса, с изолированным корпусом (неполярный конденсатор), с неизолированным корпусом (полярный конденсатор) и др. По признаку функциональной принадлежности конденсаторы бывают импульсные, помехоподавляющие, защитные, проходные и др. Малыми размерами при относительно большой номинальной емкости до 1 мкФ обладают керамические конденсаторы, получившие в связи с этим наибольшее распространение. Наибольшую номинальную емкость (до 470 000 мкФ) при относительно малых размерах имеют оксидные (электролитические) конденсаторы.

в качестве материала используют

мышленностью способом диэлектрической изоляции элементов ИМС является «эпик-процесс». В качестве исходного материала используют кремний л-типа, в котором с помощью предварительной диффузии доноров создают слой л+-типа с повышенной электропроводностью ( 3.9,а). Проводят селективное травление пластины с применением фоторезистивной маски, после чего пластину оксидируют ( 3.9,6) и на оксидной пленке наращивают эпитаксиальный слой поликристаллического кремния ( 3.9,г), который применяют в качестве подложки ИМС. После формирования подложки монокристаллический кремний n-типа сошлифо-вывается до тех пор, пока на поверхности не появится диэлектрическая пленка ( 3.9,е). В образовавшейся структуре монокристаллические области гг-типа оказываются изолированными друг от друга оксидной пленкой. С помощью планарной технологии в этих участках формируют области базы и эмиттера БТ. Применение «эпик-процесса» позволяет увеличить пробивные напряжения до 200 В и снизить удельную паразитную емкость изоляции до 15 — 20 пФ/мм2. Основные недостатки метода — сложность и высокая трудоемкость, низкий процент вы- Рис> хода годных изделий, низкая плотность компоновки эле-

В качестве проводникового материала используют медь марок Ml и МО. Медь марки Ml содержит 99,9% Си, а в общем количестве примесей (0,1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Наличие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки МО, в которой содержится не более 0,05% примесей, в том числе не свыше 0,02% кислорода. Из меди марки МО может быть изготовлена особо тонкая проволока (диаметром 0,01 мм).

В качестве изоляционного материала используют, например, конденсаторную бумагу КОН-1 и КОН-2 толщиной 0,022 мм, телефонную бумагу толщиной 0,05 мм (ГОСТ 3553—60), намоточную бумагу толщиной 0,05 мм (ГОСТ 1931—64), микаленту ЛМС толщиной 0,08—0,13 мм и шириной 12—35 мм или ЛФС1 толщиной 0,13 мм и шириной 12—35 мм со средней электрической прочностью 16 кВ/мм и с рабочей температурой +130 °С (ГОСТ 4268—48); лакоткани ЛШ1 толщиной 0,1—0,15 мм со средней электрической прочностью 30 кВ/мм, рабочей температурой до +105°С (ГОСТ 2214—46); триацетатную пленку толщиной 0,04—-0,07 мм, шириной до 500 мм, электрической прочностью не менее 3,5 кВ/мм (ТУ 1676) и др.

1. Ионное травление. В этом процессе для удаления поверхностного слоя материала используют кинетическую энергию ионов инертных газов. Иногда этот процесс называют физическим распылением поверхности. В зависимости от способа получения ионов и среды, в которой находятся образцы, ионное травление разделяется на два вида.

2. Ионно-химическое травление. Здесь для удаления поверхностного слоя материала используют как кинетическую энергию ионов химически активных газов, так и энер-> гию их химических реакций с атомами или молекулами материала. В зависимости от способа получения ионов и среды, в которой находятся образцы, ионно-химическое травление бывает реактивным ионно-плазменным (образцы помещают на электрод газоразрядного устройства и бомбардируют ионами химически активной плазмы) и реактивным ионно-лучевым (образцы находятся в высоковакуумной камере и бомбардируются из автономного источника ионами химически активных газов). Ионы могут быть сфокусированы в узкий пучок или ускоряться без фокусировки.

Полученное выражение представляет собой приведенную к размерам сердечника кривую намагничивания материала данной магнитной цепи. При изменениях размеров последней изменяется и форма приведенной кривой намагничивания. Приведенная кривая сдвинута в сторону больших значений напряженности поля по сравнению с кривой намагничивания материала. Введя понятие приведенной напряженности поля, магнитную цепь с переменным сечением заменяют однородной магнитной цепью, имеющей размеры сердечника. После этого расчеты производятся точно так же, как для однородной цепи, но вместо кривой намагничивания материала используют приведенную кривую. На 1.24,6 построена зависимость удельной МДС от значения возни-

На высоких частотах обычно переходят к одновитковому намагничиванию, для чего используют разъемную проволочную рамку или специальный высокочастотный пермеаметр. В соответствии с требуемым частотным диапазоном для определения характеристики магнитного материала используют тот или иной способ.

В качестве исходного материала используют пластину кремния КДБ 10/0,1 диаметром 40 мм. Первая технологическая операция — окисление верхней поверхности подложки. Далее методом фотолитографии в некоторой локальной области подложки, показанной на 2.4, производят вскрытие окна под диффузию, формирующую скрытый коллекторный «+-слой. В результате этой операции часть материала подложки, в которой затем формируется коллекторная область транзистора, становится низкоомной. Это позволяет существенно уменьшить сопротивление тела коллектора формируемого транзистора. После образования скрытого «+-слоя следуют еще несколько высокотемпературных процессов, поэтому для

Рассмотрим последовательность операций три формировании микросхем с помощью этих технологий. В качестве исходного материала используют различные подложки: пластины кремния р-типа, пластины кремния р-типа со скрытым слоем /г+-типа, пластины кремния р-типа со скрытым слоем /г+-типа и эпитаксиальным слоем n-типа. Остановимся на наиболее общем случае, когда исходным материалом служит пластина кремния р-типа. При использовании других подложек рассматриваемая ниже технология упрощается.

Испытаниям подвергаются образцы в виде колец с однослойной равномерной намагничивающей обмоткой. Непосредственно измеряются обычно индуктивность Lx и активное сопротивление гх образца, по которым рассчитывают необходимые магнитные характеристики. При повыщении частоты все больше сказывается межвитковая емкость обмотки, емкость между обмоткой и образцом, что ведет к увеличению погрешностей в определении Ьх, а следовательно, и магнитных характеристик. Уменьшение числа витков намагничивающей обмотки приводит к неравномерности намагничивания материала, поэтому на высоких частотах обычно переходят к одновитковому намагничиванию для чего используют разъемную проволочную рамку ( 223) или специальный высокочастотный пермеаметр. Обозначения на 223: 1 — испытуемый образец; 2 — места разъема рамки;3— проволочная рамка. В соответствии с требуемым частотным диапазоном для определения характеристики магнитного материала используют тот иди иной спосрб. .