Разработка системы определения перемещения движущегося предмета

курсовая работа

6. Разработка технологии изготовления чувствительного элемента

В данном датчике перемещения чувствительным элементом является магнитодиод. Но магнитодиод сам по себе «не дееспособен». Для его нормальной работы была составлена схема электрическая принципиальная усилителя, а по ней была разработана гибридная интегральная плата. Т.о., далее под чувствительным элементом будем понимать гибридную интегральную плату.

Технологический цикл её изготовления можно разделить на два независимых этапа, что обеспечивает простоту изготовления, малую трудоёмкость и стоимость. Первый этап включает в себя процессы формирования на подложке пассивных плёночных элементов и проводников соединений. Второй этап - контрольно-сборочный, начинается с контроля пассивных элементов на подложках. Достаточно большие размеры элементов позволяют осуществлять подгонку их параметров, например, с помощью лазера.

Далее производят разрезание подложек. При изготовлении гибридной интегральной микросхемы платы устанавливают в корпуса, производят монтаж дискретных компонентов, соединение контактных площадок подложек с выводами корпуса, герметизацию корпуса, контроль и испытания.

Для получения рисунка резисторов и проводников с высокой точностью воспроизведения размеров (до единиц микрометров) применяется фотолитография. На подложку последовательно наносят сплошные резистивные и проводящие плёнки. С помощью первой фотолитографии и последующего травления проводящего слоя получают проводники соединений и контакты с резистивным слоем. С помощью второй фотолитографии травят резистивную плёнку и формируют рисунок резисторов. Таким образом, под проводящим рисунком остается резистивный подслой. Он обеспечивает прочность сцепления проводников и контактов с подложкой.

Т.к. рисунок резисторов и проводников достаточно прост, проводящий и резистивный слой будет наноситься через трафареты поочерёдно. Затем проводится монтаж активных элементов (они приклеиваются на плату), выводы элементов развариваются на соответствующие контактные площадки термокомпрессионной сваркой. Далее готовая плата покрывается защитным слоем фоторезиста. Шлейф распаивается с помощью припоя ПОС61.

Приведём описание техпроцесса изготовления магнитодиода:

Пластины кремния толщиной 0,4 0,1 мм с ориентацией [111] шлифуют, полируют до 14-го класса шероховатости и стравливают нарушенный поверхностный слой;

Проводят пиролитическое осаждение окисла кремния толщиной 0,4 0,1 мкм пиролизом и окислением моносилана: SiH4+2O2=SiO2+2H2O. Окись кремния будет служить маской для получения технологических меток;

Нанесение фоторезиста, экспонирование и проявление;

Проводят травление окисла кремния в селективном травителе и удаление фоторезиста;

Проводится фотолитография для получения маски из фоторезиста под ионное легирование бором. Поверхностное сопротивление легированной области должно быть S= 800 Ом/. Таким образом, получается область p+-типа проводимости;

Удаление маски фоторезиста проводят плазмохимическим травлением в атмосфере кислорода. После обязательной межоперационной очистки пластин проводится третья фотолитография для формирования маски из фоторезиста под легирование фосфором. Поверхностное сопротивление легированной области должно быть S=130 Ом/. Таким
образом, получается область n+-типа проводимости;

Удаление фоторезиста и химическая обработка пластин;

Повторное осаждение пиролитического окисла толщиной 0,40,1 мкм для формирования маски для получения контактов к легированным областям;

С помощью четвертой фотолитографии вскрываются окна под контакты к областям p+- и n+-типа;

На всю поверхность кремниевой пластины наносится пленка сплава алюминий-кремний толщиной 0,8-1,5 мкм при температуре подложки 200 C;

Пятая операция фотолитографии по сплаву алюминий-кремний для формирования контактных площадок. В окнах, вскрытых в защитном окисле, сплав образует электрический контакт с кремнием после кратковременного отжига (10 мин) при температуре (5501) C в атмосфере азота;

Контроль функционирования магнитодиодов с помощью измерителя характеристик полупроводниковых приборов типа Л2-56;

Проводится низкотемпературное осаждение окиси кремния (SiO2) толщиной 0,37-0,52 мкм для защитного покрытия магнитодиода (пассивация) при температуре 420-450 C;

Проводится шестая фотолитография по пленке защитного диэлектрика для вскрытия окон к контактным площадкам. При изготовлении магнитодиодов применяются многослойные контактные площадки. В качестве контактного и адгезионного слоев используется пленка хрома с удельным сопротивлением S= 180-220 Ом/, а в качестве проводящего слоя - пленка меди толщиной (1-1,5) мкм;

Напыление пленок хрома и меди;

Проводится седьмая фотолитография для нанесения гальванического покрытия сплава олово-висмут толщиной 8-12 мкм на контактные площадки для защиты пленки от окисления и для улучшения присоединения внешних выводов к контактным площадкам;

Гальваническое наращивание слоёв олово-висмут;

Монтаж кристалла на плату.

Далее приведём описание техпроцесса изготовления платы:

Очистка подложки. Целью очистки является удаление загрязнений, таких как пыль, жировые пятна. Для обеспечения хорошей адгезии при напылении слоёв подложку кипятят в специальном растворе (перекись водорода, аммиак, вода в соотношении 40:1:125) и промывают деионизированной водой;

Сушка подложки. Производится в среде инертного газа на центрифуге;

Напыление через трафарет термовакуумным методом резистивного материала- сплава РС-3710. Сплав напыляют до получения s =5000 Ом/. Для контроля используют «контрольную полоску сопротивления»;

Напыление через трафарет термовакуумным методом подслоя хрома толщиной 0,01 мкм.;

Напыление через трафарет термовакуумным методом проводящего слоя для проводников и контактных площадок - золото марки Зл 999,9 - толщиной 0,5 мкм;

Контроль геометрии резисторов;

Контроль параметров резисторов;

Проводим монтаж навесных компонентов: магнитодиод и транзистор приклеиваются на плату с помощью клея Д9;

Развариваем выводы приклеенных элементов на контактные площадки термокомпрессионной сваркой;

Покрытие подложки защитным слоем фоторезиста ФН-11-СК, толщиной 1,8 мкм;

Регулировка и контроль готовой платы;

Распаиваем шлейф на соответствующие контактные площадки.

Делись добром ;)