UDK 621,3:(53+54+621 +66)(05)(497.1 )=00 YU ISSN 0352-9045 ■ _ flH^ä JM H H ■ ■ w ^^ ■M I v H ! I J i i i J r 1o 1991 Strokovno društvo za mikroelektroniko elektronske sestavne dele in materiale m IVI u Časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale Časopis za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materijale Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials INFORMACIJE MIDEM, LETNIK 21, ŠT. 1(57), LJUBLJANA, MAREC 1991 SURFACE MOUNTING TECHNOLOGY INFORMACIJE MIDEM 1 •1991 INFORMACIJE MIDEM LETNIK 21, ŠT. 1(57), LJUBLJANA, MAREC 1991 INFORMACIJE MIDEM GODINA 21, BR. 1 (57), LJUBLJANA, MART 1991 INFORMACIJE MIDEM VOLUME 21, NO. 1(57), LJUBLJANA, MARCH 1991 Izdaja trimesečno (marec, junij, september, december) Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdaja tromjesečno (mart, jun, septembar, decembar) Stručno društvo za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materiale. Published quarterly (march, june, september, december) by Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials -MIDEM. Glavni in odgovorni urednik Glavni i odgovorni urednik Editor in Chief Tehnični urednik Tehnički urednik Executive Editor Uredniški odbor Redakcioni odbor Editorial Board Časopisni svet Izdavački savet Publishing Council Naslov uredništva Adresa redakcije Headquarters Iztok Šorli, dipl. ing. MIKROIKS, Ljubljana Janko Čolnar mag. Rudi Babic, dipl. ing. Tehniška fakulteta Maribor Dr. Rudi Ročak, dipl. ing., MIKROIKS, Ljubljana mag. Milan Slokan, dipl. ing., MIDEM, Ljubljana Zlatko Bele, dipl. ing., MIKROIKS, Ljubljana Miroslav Turina, dipl. ing., Rade Končar, Zagreb Jože Jekovec, dipl. ing., Iskra ZORIN, Ljubljana Prof. dr. Leo Budin, dipl. ing., Elektrotehnički fakultet, Zagreb Prof. dr. Dimitrije Čajkovski, dipl. ing., PMF, Sarajevo Prof. dr. Georgij Dimirovski, dipl. ing., Elektrotehnički fakultet, Skopje Prof. dr. Jože Furlan, dipl. ing. - Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana Franc Jan, dipl. ing. - iskra-HIPOT, Šentjernej Prof, dr. Drago Kolar, dipl. ing.v- Institut Jošef Štefan, Ljubljana IRatko Krčmarj dipl. ing., Rudi Čajavec, Banja Luka Prof. dr. Ninoslav Stojadinovič, dipl. ing. - Elektronski fakultet, Niš Prof. dr. Dimitrije Tjapkin, dipl. ing. - Elektrotehnički fakultet, Beograd Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana telefon (061)316-886 Letna naročnina za delovne organizacije znaša 960,00 din, za zasebne naročnike 480,00 din, cena posamezne številke 120,00 din. Člani in sponzorji MIDEM prejemajo Informacije MIDEM brezplačno. Godišnja predplata za radne organizacije iznosi 960,00 din, za privatne naručioce 480,00 din, cijena pojedinog broja je 120,00 din. Članovi i sponzori MIDEM primaju Informacije MIDEM besplatno. Annual Subscription Rate is US$ 40 for companies and US$ 20 for individuals, separate issue is US$ 6. MIDEM members and Society sponsors receive Informacije MIDEM for free. Znanstveni svet za tehnične vede I je podal pozitivno mnenje o časopisu kot znanstveno strokovni reviji za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajo revije sofinancirajo Republiški sekretariat za raziskovalno dejavnost in tehnologijo in sponzorji društva. Znanstveno-strokovne prispevke objavljene v Informacijah MIDEM zajemamo v domačo bazo podatkov - ISKRA SAIDC-el, kakor tudi v tujo bazo podatkov - INSPEC. Po mnenju Republiškega sekretariata za informiranje št. 23-91 z dne 6. 3. 1991 je publikacija oproščena plačila davka od prometa proizvodov. Mišljenjem Republičkog sekretariata za informiranje br. 23-91 od 6. 3. 1991 publikacija je oslobodena plačanja poreza na promet. Oblikovanje besedila in tisk BIRO M, Ljubljana Oblikovanje stavka i štampa Printed by Naklada Tiraž Circulation 1000 izvodov 1000 primjeraka 1000 issues UDK 621,3:(53+54+621 +66),ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991)1,Ljubljana R.Ročak: In memoriam Ratku Krčmaru 2 R.Ročak: In memoriam Ratko Krčmar ZNANSTVENO STROKOVNI PRISPEVKI PROFESSIONAL SCIENTIFIC PAPERS Branko Livada: Elektrofizičke karakteristike indijum antimonida: Upotreba za projektovanje detektora na temperaturi tečnog azota 3 Branko Livada: Indium Antimonide Electrophysical Characteristics: Use for Liquid Nitrogen Temperature IR Detector Design I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno mikroelektronsko proizvodnjo 11 I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Conditions for Modern Microelectronic Production Greta Prajdič: Hibridni integrirani sklopov! u tehnici debelog filma - snimka aktuelnog stanja I trend na području materijaia i diskretnih komponenata 22 Greta Prajdič: Thick Film Hybrid Integrated Circuits - Current Developments and Future Trends in Materials and Discrete Components Domain S. Gruden, M. Leban, B. Zaje: Generiranje sheme iz tekstovnega opisa logičnega vezja s programom SCHEMGEN 27 S. Gruden, M. Leban, B. Zajc: Scheme Generation from Textual Description of the Logical Circuit with the Program SCHEMGEN R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger, A. Zupane: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega transformatorja, l.del 34 R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger, A. Zupane: Sinus Output Voltage Regulation of Ferroresonant Transformer, part I. J. Pogorele, M. Cigrovski, B. Premzel: Mikroračunalniško krmiljenje stroja za brizganje plastičnih mas 42 J. Pogorele, M. Cigrovski, B. Premzel: Microcomputer Controller for an Injection Molding Machine PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ REPRESENT OF EVENTS, ACTIVITIES OF MIDEM MEMBERS AND OTHER INSTITUTIONS France Mlakar: Delo Mednarodne elektrotehnične komisije (IEC) na področju zanesljivosti 46 France Mlakar: Work of International Electrotechnical Commitee (lEC)on Reliability Karakterizacija površin in tankih filmov z modernimi elipsometri firme PLASMOS 47 Characterization of Surfaces and Thin Films by State of the Art PLASMOS Ellipsometers Iztok Šorli: Seznam recenzentov znanstveno strokovnih člankov objavljenih v Informacijah MIDEM 57 Iztok Šorli: List of Reviewers of Scientific and Professional Papers Published in Informacije MIDEM KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA CONFERENCES, COLLOQUYUMS, SEMINARS, REPORTS M. Hrovat: Konferenca MICROTECH 91, Birmingham, 29. - 30. januar 1991 58 M. Hrovat: Conference MICROTECH 91, Birmingham, January 29-30 1991 XIX. Jugoslovansko posvetovanje o mikroelektroniki - program 61 19th Yugoslav Conference on Microelectronics - program PREDSTAVLJAMO DO Z NASLOVNICE REPRESENT OF COMPANY FROM FRONT PAGE MIPOT S.p.A. 65 MIPOT S.p.A. ČLANI MIDEM 65 MIDEM MEMBERS VESTI, OBVESTILA 66 NEWS, INFORMATION KOLEDAR PRIREDITEV 67 CALENDAR OF EVENTS JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 69 YUGOSLAV TERMINOLOGICAL STANDARDS Slika na naslovnici: MIPOT-Tehnologija površinske montaže Front page: MIPOT - Surface Mounting Technology IN MEMORIAM RATKU KRCMARU Svaki rastanak je tužan i bolan. Čak i rastanak pred kakav put dovodi koju suzu u oko voljene osobe. Posebno težak pak je rastanak sa voljenom osobom koja je otišla zauvijek. Takav je i naš rastanak sa podpredsjednikom našega društva, sa stručnim drugom, sa čovjekom koji je uvijek bio spreman nesebično pomoči bilo kojem čovjeku iz svoje okoline, sa čovjekom kojeg smo svi zbog njegove staloženosti, promišljenosti, stručnosti, drugarstva, pošto vali i voljeli, sa Ratkom Krčmarom. Nakon teške i opake bolesti otpratili smo ga, u velikom broju, na njegov posljednji put, na pravoslavnom Banjalučkom groblju na njegov 51. rodendan. Roden u selu Hotkovici kod Glamoča 5.1.1940. morao je kao dijete preživjeti strahote rata i ubrzo stasati uz tvrdi rad, kojeg je za vrijeme čitavog života od svega najviše cijenio. U Beogradu je završio študij tehničke fizike na elektrotehničkom fakultetu. 1968. godine dolazi u Banja Luku izapošljava se u "Rudi Čajevecu", gdje jeproživio i sav svoj rad ni vijek. Poslije pet godina rada u Fabrici elektronskih prijemnika i uredaja, 1973 godine prelazi u Profesio-nalnu elektroniku na tada novi program hibridne mikroelektronike. Formiranjem Fabrike mikroelektronike 1978. godine Ratko biva postavljen za njezinog prvog direktora. Na toj dužnosti ostaje šest godina, zatim prelazi u programski razvoj SOURa. Prije nego što ga je napala opaka bolest Ratko je predao svoju doktorsku disertaciju, koju je trebao braniti na Elektrotehničkom fakultetu u Zagrebu, sa naslovom "Teorija sukoba modela". Pored svog stručnog rada Ratko je ogromno doprinjeo stvaranju "radne kulture" u svom poduzeču, iz kojeg se je i pored specifične potrebe zatvorenosti, uvijek poja vljivalo sa svojim stručnjacima, širokih pogleda i obrazovanja. na jugoslavenskim i svjetskim skupovima stručnjaka. Aktivno je suradivao u područjima školovanja i naučnog rada na nivou Banja Luke, Bosne i Hercegovine, Jugoslavije. Pored svojih menedžerskih zaduženja bio je nosilac i suradnik u više naučnih projekata. Vjerojatno nema člana društva MI DEM, koji Ratka nije poznavao, buduči da je Ratko bio u svim proteklim godinama medu najaktivnijim članovima. Nije "markirao" nijedne naše aktivnosti, nije mu bilo teško "skočiti" na sjednicu organa društva u Ljubljanu i u najtežim vremenskim uvjetima, ni u maksimumu svojih obaveza. A tih je bilo više nego što smo i najbolji njegovi prijatelji znali. Naime Ratko je bio prije svega skroman, nikada se nije razbacivao sa svojom osobnošču. Nikome nije nametao svoju volju, sve je pokušao razumi-jeti. To je vrijedilo za njegov život u struci, za politička i nacionalna uvjerenja. Ratko je prije svega uvijek bio drug. Zbog toga danas za njim tuguje puno dobrih i pametnih ljudi od Kranja do Devdelije, kojima tužnoga petoga januara ove godine nije bilo teško doči u velikom broju u Banja Luku, da s poštovanjem iskažu zadnju počast jednom velikom Jugoslavenu u najboljem smislu takve pripadnosti i uvjerenja. Za sve članove društva MIDEM Rudi Ročak 2 UDK621.3:(53+54+62l+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana ELEKTROFIZICKE KARAKTERISTIKE INDIJUM ANTIMONIDA: Upotreba za projektovanje detektora na temperaturi tečnog azota Livada G. Branko KLJUČNE REČI: poluprovodnici, poluprovodnički materijah, indijum antimonid, elektrofizičke karakteristike, parametri, koeficijent apsorpcije, koeficijent refleksije, sopstvena koncentracija, difuziona konstanta, fotodetektori, infracrveni detektori, InSb detektori, hladeni detektori KRATAK SADRŽAJ: Analiziraju se elektrofizičke karakteristike i parametri indijum antimonida na temperaturi tečnog azota. Formiran je model parametara koji se mogu koristiti u analizi i projektovanju InSb hladenih detektora. Model uključuje: koeficijent apsorpcije, koeficijent refleksije, sopstvenu koncentraciju, pokretljivost, vreme života manjinskih nosilaca, difuzionu konstantu i difuzionu dužinu. Pri formulisanju modela koriščeni su rezultati teorijskih i eksperimentalnih istraživanja uz primenu odgovarajučih postupaka ekstrapolacije i korekcije. Sumirane su vrednosti parametara n-InSb u opsegu koncentracija 1.1013 do 2.10 (cm-3) i p-InSb u opsegu koncentracija 1.1013 do 6.1016 (cm"3) INDIUM ANTIMONIDE ELECTROPHYSICAL CHARACTERISTICS: Use for liquid nitrogen temperature infrared detector design. KEY WORDS: semiconductors, semiconductor materials, indium antimonide, electrophysical characteristics, parameters, absorption coefficient, reflection coefficient, intrinsic concentration, diffusion constant, photodetectors, infrared detectors, InSb detectors, cooled detectors ABSTRACT: Indium antimonide liquid nitrogen temperature electrophysical characteristics and parameters are analyzed. A model for the parameters which can be used in the analysis and design of the InSb cooled detectors, is set. This model includes: absorption coefficient, reflection coefficient, intrinsic concentration, mobility, minority carriers lifetime, diffusion constant and diffusion length. The results of the theoretical and experimental investigations commonly with the suitable methods for corrections and extrapolation are used in the model formulation. The parameters numerical values for n-type InSb (n = 1.1013 to 2.1019 (cm"3)) and p-type InSb (p = 1.1013 to 6.1016 (cm"3)) are summarized. 1 UVOD Indijum antimonid (InSb) se široko koristi za izradu infracrvenih detektora osetljivih u spektralnom opsegu 3 - 5 jim pri čemu se proizvode različiti tipovifotodetektora (fotootporni, fotonaponski, fotoelektromagnetni). InSb detektori imaju široke primene u industriji (merenje temperature, termovizija) i u vojnim uredajima i sistemima (senzori u sistemima vodenih i samonavodenih raketa, senzori u sistemima inteligentne municije, senzori u sistemima za izvidanje, osmatranje i pračenje). lako je InSb dobro poznat i izučen materijal 1"4u literaturi postoje samo oskudni podaci o elektrofizičkim parame-trima koji se mogu koristiti u postupku analize i projek-tovanja infracrvenih detektora koji rade na temperaturi tečnog azota (77 K). U ovom radu je izvršena analiza dostupnih rezultata teorijskih i eksperimentalnih istraživanja elektrofizičkih osobina InSb sa aspekta primene ovih rezultata za analizu i simuliranje hladenih detektora. Koriščenjem pogodnih postupaka aproksimacije i ekstrapolacije formulisan je model za elektrofizičke parametre InSb koji se odnosi na tehnološki idealno proizveden polazni materijal bez strukturnih i drugih defekata. Razmatraju se sledeče karakteristike InSb na temperaturi tečnog azota: koeficijent apsorpcije, koeficijent refleksije, sopstvena koncentracija, pokretljivost elektrona i šupljina, brzina površinske rekombinacije, vreme života, difuziona konstanta i difuziona dužina. 2 ELEKTROFIZIČKE KARAKTERISTIKE InSb Elektrofizički parametri materijala bitno utiču na kvantnu efikasnost i karakteristike fotodetektora. Kako vrednosti elektrofizičkih parametara zavise od radne temperature, koncentracije i tipa primeša to analiza njihovog uticaja na parametre fotodetektora kombinovana sa zavisnoš-ču koeficijenta apsorpcije od koncerytracije i temperature može dati kompletniju sliku o ponašanju fotodetektora dobijenih na materijalima različitog nivoa kvaliteta pri različitim radnim temperaturama. Zbog tehnoloških ograničenja primene sistema za hla-denje i karakteristika InSb najčešče se koristi radna temperatura Tr= 77K (temperatura ključanja tečnog azota). Zbog toga su u ovom radu analizirane vrednosti elektrofizičkih parametara InSb na temperaturi tečnog azota i formiran je model elektrofizičkih parametara InSb koji je primenljiv za projektovanje i analizu parametara i funkcionisanja infracrvenih detektora. Zavisnost elektro fizičkih parametara od koncentracije koja se koristi u modelu dobijena je uz koriščenje eksperimentalnih i teorijskih rezultata i odgovarajučih postupaka aproksimacije i ekstrapolacije. Pri tome su koriščeni rezultati publikovani u otvorenoj literaturi kao i rezultati izračunavanja opisanih u ovom radu. 3 Informacije MIDEM 21 (1991 )1 str. 3-10 Livada G. B.: Eiektrofizičke karakteristike indijum antimonida: Upotrebaza projektovanje detektora... 2.1 Koeficijent apsorpcije Koeficijent apsorpcije bitno utiče na kvantnu efikasnost i spektralne karakteristike fotodetektora. U literaturi post oji malo podataka za zavisnost koeficijenta apsorpcije InSb od koncentracije. Zavisnost koeficijenta apsorpcije InSb od koncentracije i talasne dužine zračenja je prikazana na slici 1. i dobijena je izračunavanjima u modelu9 koji uključuje koeficijent apsorpcije za meduzonske prelaze i koeficijent apsorpcije na slobodnim elektronima. Za izračunavanja koeficijenta apsorpcije za meduzonske prelaze koriščen je model Andersona7 i rezultati Kejnovog kp zonalnog modela5,6 InSb. Za izračunavanje koeficijenta apsorpcije na slobodnim elektronima koriščen je semiempirijski pristup. Rezultati izračunavanja su verifikovani poredenjem sa postoječim eksperimentalnim rezultatima8,9 pri čemu je pokazano odlično slaganje teorije i eksperimenta. odnosno: S 0 O O ~0> O) _!_L. 10 1 3 456789 )0 2 koncetracija primeša n(cm'3 0,1 C žz 0,08 E 0,04 — » S £ CD 0,02 01 10 10 10 10 10 koncentracija primeša n[cm sloju strukture. Pri visokoj koncentraciji u n oblasti osiromašena oblast na n strani minimalno utiče na fotodziv u strukturi koja se analizira. Zavisnost sopstvene koncentracije od koncentracije slo-bodnih elektrona koriščena je za korekciju Ožeovog vremena života nosilaca naelektrisanja u materijalu n tipa tako da se u izrazima za Ožeovo rasejanje uzima efektivna vrednost sopstvene koncentracije. 2.4 Pokretljivost elektrona i šupljina Kretanje nosilaca naelektrisanja kroz poluprovodnike bilo zbog procesa difuzije bilo zbog uticaja ugradenog ili spoljašnjeg električnog polja ograničeno je procesima interakcije elektrona sa kristalnom rešetkom (akustički i optički fononi); primesama (jonizovanim i neutralnim) ugradenim u rešetku i defektima rešetke. Pri tome je najznačajniji uticaj procesa rasejanja koji zavise od vrste, koncentracije i energetskih karakteristika centara rasejanja. Procesi rasejanja (rekombinacije) bitno utiču na pokretljivost ji (vreme života x) nosilaca naelektrisanja koji su osnovni makroskopski parametri koji opisuju transportne procese u poluprovodniku. Modelovanje procesa rasejanja i njihovog ukupnog doprinosa pokretljivosti je težak zadatak zbog teškoča identifikacije centara rasejanja (koncentracija, uticaj) i odredivanje dominantnih procesa rasejanja i njihovog modeiovanja. U ovom radu, je zbog toga, usvojen pris-tup po kome se koriste eksperimentalni rezultati objavljeni u otvorenoj literaturi1, ,15,18 za formulisanje zavisnosti pokretljivosti manjinskih nosilaca od koncentracije primeša. Tipični dijagrami zavisnosti pokretljivosi od koncentracije za InSb n i p tipa na 77K dati su na si. 3 i si. 4. Pokretljivost manjinskih i večinskih nosilaca naelektrisanja na temperaturama T> 200K vezane su relaci-jonr: M-pn M-nn V-np O) što za temperaturu tečnog azota iznosi 59. Za InSb pri temperaturi 77 K je taj odnos1 manji od 50. 10 E o 10 i/i o > o CL 10' Ca) 10 \ i*-* l III_I_I_LJ—I_L I I I_u II i I_i_U_I_I_I I I M 10 10 10 11. ,15 s 16 10" 10'u 1017 10 koncetracija primeša [cm-5] 18 10 19 10 000 8000 6000 i/i o > J* o CL (b) x — 1 ¿000 - + - 2 © - 3 © - U A- 5 2000 © - 6 9 — 7 o - 8 J \ / / * I3P) \ / \l \ ' v (2P) / A 0 0.04 | 0.08 0.!2 0.16 0.20 ¿v E, ¿2 Ec (t-Ev)eV Slika 5: Zavisnost vremena života nosilaca naelektrisanja u InSb (77 K) pri rasejanju Šokli-Ridovim centrima rasejanja na pri čemu je: tVt = 3.8 • 10~18 f m f mo 1 +2 • mn ■exp m> 1 +2 /C Eg KmnJ 1 + mn m*p 'p j í Í ' ykBT mf j m0 1 + V v mn rrfp kBT (11) Zamenom numeričkih vrednosti dobije se: x'ai = 6.5 • 106S / T/ii = 2 • 10~7S za n = Nc = 7.43 1015 cm"3. Za visoko dopirani InSb p tipa je: 2x^7 2x^7 Inp ~ 1A7 : pri cemu je: 1 + 1a7 IM 1 - n¡ \ y 5 Eg kBT rE? n¡ \ y (12) 1 3 Eg 2 kBT (13) Za InSb na 77 K odnos izražen jednačinom (13) ima vrednost 20. Za jako dopirani InSb p tipa postoje i eksperimentalne vrednosti17 koje su u ovom radu i ko-riščene. Koriščenjem izraza (10) i (11); uz uračunavanje korekcije za zavisnost n, od koncentracije dobijene su vrednosti za vreme života manjinskih nosilaca naelektrisanja u InSb n tipa koje su sumirane u Tabeli 1. Koriščenjem eksperimentalnih vrednosti i vrednosti za vreme života sa dijagrama na si. 5, dobijene su vrednosti za vreme života manjinskih nosilaca u InSb p tipa koje su sumirane u Tabeli 2. Za InSb p tipa sa koncentracijama višim od vrednosti datih u Tabeli 2 vreme života je ograničeno Ožeovom rekombinacijom i tada se mogu primenjivati izrazi (12) i (13) pri čemu se ne vrši korekcija vrednosti sopstvene koncentracije pošto je efektivna masa šupljina velika i slabo zavisi od koncentracije. Pri izračunavanjima koristi se relacija: tu k 1 ■ + — 1S-R 1A (14) koja daje efektivno vreme života nosilaca naelektrisanja i objedinjuje uticaj dominantnih procesa rasejanja. 2.6 Brzina površinske rekombinacije Brzina površinske rekombinacije najviše zavisi od načina obrade površine poluprovodnika i karakteristika izvedenih kontakata. Kod mehanički poliranih površina je S = 104 - 106 cm/s, a kod elektrohemijski poliranih 7 Informacije MIDEM 21 (1991 )1 str. 3-10 Livada G. B.: Eiektrofizičke karakteristike indijum antimonida: Upotrebaza projektovanje detektora... Tabela 1: Zavisnost transportnih parametara n InSb od koncentracije na temperaturi 77 K rb n n ¥c nje na Pokretijivost K, DPn Vreme života, s Lpn So pri t cm /V s Tpn - 0 10~7 s cm"3 M-nn M-pn cm2 s tAl tpn um 10|xm N1 1.1013 0.00135 9.5 105 1.5 104 100. 0.21 8.010"7 89. 1.0105 N2 2.1013 0.00269 9' 105 1.4 104 1. 93. 0.055 8.0 10'7 86. 9.2104 N3 4.1013 0.00538 8.5105 1.3 104 1. 87. 0.014 8.0 10-7 83. 8.7104 N4 6.1013 0.00808 8.0105 1.2 104 1. 83. 6.010"3 8.010'7 80. 8.0 104 N5 8.1013 0.0108 7.5105 1.1 104 1. 74. 3.410'3 8.010"7 76. 7.4 104 N6 1.1014 0.0134 7.0 105 1.0 104 1. 67. 2.1 10"3 8.010'7 73. 6.7104 N7 2.1014 0.0269 6.5 105 9.0103 1. 60. 5.510'4 8.010"7 69. 6.0 104 N8 4.1014 0.0538 6.0105 8.5 103 1. 57. 1.4104 8.010"7 67. 5.7 104 N9 6.1014 0.0807 5.5105 8.0103 1. 54. 6.0 10'5 8.010"7 65. 5.4 104 N10 8.1014 0.0108 5.0 105 7.5103 1. 50. 3.410"5 8.010"7 63. 5.0 104 N11 1.1015 0.134 4.0 105 7.0 103 1. 47. 2.1 10"5 8.010"7 61. 4.7 104 N12 2.1015 0.269 3.5 105 6.0 103 1. 40. 5.510"6 7.010"7 53. 4.0104 N13 4.1015 0.538 3.0105 5.5103 1. 37. 1.410"6 5.0 10"7 43. 3.7104 N14 6.1015 0.808 2.5 105 5.0 103 1. 33. 6.010"7 3.4 10"7 33. 3.4 104 N15 8.1015 1.08 2.0 105 4.5 103 1. 30. 3.410"7 2.4 10"7 26. 3.1 104 N16 1.1016 1.35 1.8 105 4.0 103 1. 27. 2.1 10-7 1.710"7 21. 2.9104 N17 2.1016 2.69 1.5 105 3.0 103 1, 20. 5.510"8 5.1 10"8 10.5 2.6 104 N18 4.1016 5.38 1.0 105 2.0 103 1. 13.5 1.410"8 1.310'8 4.34 4.2104 N19 6.1016 8.08 9.5 104 1.7 103 1.5 ! 17. 6.010"9 6.010"9 3.2 5.3 104 N20 8.1016 10.8 9.0 104 1.6 103 2.1 ! 22.5 3.310"9 3.3 10"9 2.75 8.0104 N21 1.1017 13.5 8.0 104 1.5 103 6.0 ! 28. 2.1 10"9 2.1 10"9 2.45 1.1 105 N22 2.1017 26.9 1.07 6.5 104 1.1 103 9.0 ! 36. 6.2 10"'°* 6.2 10"10 1.44 2.4 105 N23 4.1017 53.8 1.14 4.7104 8.0102 14. # 42. 1.810"'1 * 1.8 10"11 0.85 4.9 105 N24 6.1017 80.8 1.21 4.1 104 7.0 102 14.0 # 65. 9.010"" * 9.0 10"11 0.74 8.7 105 N25 8.1017 108. 1.28 3.8 104 6.5 102 25. # 100. 5.6 10'11 * 5.6 10"11 0.72 1.4 106 N26 1.1018 135. 1.35 3.5 104 6.0102 31.5 # 125. 4.0 10"11 ' 4.010"11 0.7 1.8 106 N27 2.1018 268. 1.55 3.2 104 5,5 102 96.2 # 355. 1.310"" * 1.3 10'" 0.67 5.3 106 N28 4.1018 538. 1.75 2.6104 4.5 102 191.# 576. 4.2 10"12 * 4.2 10"12 0.49 1.2 107 N29 6.1018 808. 1.95 2.3 104 4.1 102 286. # 767. 2.4 10'12 * 2.4 10'12 0.40 1.9 107 N30 8.1018 1076. 2.15 2.2 104 4.0 102 381. # 1023. 1.6 10"12* 1.6 10"12 0.39 2.6107 N31 1.1019 1345. 2.39 2.0104 3.5 102 476. # 1190 1.2 10"12* 1.2 10'12 0.38 3.1 107 N32 2.1019 2691. 2.80 1.8 104 3.0102 952. # 1920 4.4 10"13* 4.4 10"13 0.28 6.8 107 ! Zavvadski25 # prema jednačini (18) 24 * korigovano sa — H 8 Livada G. B.: Eiektrofizičke karakteristike indijum antimonida: Upotrebaza projektovanje detektora... Informacije MIDEM 21 (1991 )1 str. 3-10 Tabela 2 Zavisnost transportnih parametara p InSb od koncentracije na temperaturi 77 K rb P Pokretljivost cm2 / V s Dnp Vreme života Lnp cm"3 M-pp M-np cm2 s tnp, S (im P1 1.1 o13 1.00104 5.0105 3350 4.010"9 36.60 P2 2.1013 1.00 1 o4 4.8 105 3220 2.010"9 25.40 P3 4.1013 1.001 o4 4.6 105 3080 1.010"9 17.50 P4 6.1013 1.00 1 o4 4.4105 2950 8.0 10'10 15.40 P5 8.1013 1.001 o4 4.2105 2850 6.0 10'10 13.00 P6 1.10f4 1.001 o4 4.0 105 2680 4.010"10 10.35 P7 2.1014 1.001 o4 3.6 105 2410 3.810-10 9.56 P8 4.1014 1.00 1 o4 3.3 105 2200 3.3 10~10 8.12 P9 6.1014 1.00 1 o4 3.0 105 2000 3.010'10 7.21 P10 8.1014 1.00 1 o4 2.5 105 1670 2.610"10 6.50 P11 1.1015 0.95104 2.0 105 1340 2.3 10"10 5.50 P12 2.1015 0.90104 1.8 105 1200 2.0 10"10 4.90 P13 4.1015 0.80 104 1.6 105 1070 1.6 10'10 4.14 P14 6.1015 0.70 104 1.4 105 940 1.3 10"10 3.50 P15 8.1015 0.60104 1.2 105 800 1.0 10"10 2.80 P16 1.1016 0.50 104 1.0 105 670 8.0 10"11 2.30 P17 2.1016 0.40 104 0.8105 540 6.5 10 11 1.80 P18 4.1016 0.30104 0.6 105 400 5.0 10'11 1.40 P19 6.1016 0.20104 0.5 105 335 3.0 10"11 1.02 površina je vrednost brzine pi znatno niža i iznosi S = 10 ovršinske rekombinacije 104 cm/s1,2. U slučaju idealnog omskog kontakta na površini brzina površinske rekombinacije ima beskonačnu vrednost. Pri izračunavanjima uticaja brzine površinske rekombinacije mogu se koristiti vrednosti brzine površinske rekombinacije u opsegu (102So pri čemu je: So = Dpn Lpn cth t -pn Vrednosti za S0 pri debljini n oblasti t-su u Tabeli 1 za InSb n tipa. 10fj.m sumirane 2.7 Difuziona konstanta i difuziona dužina Difuziona konstanta za nedegenerisane poluprovodnike zavisi od pokretljivosti i odreduje se primenom Anštaj-nove relacije koja za Maksvel - Bolcmanovu energetsku raspodelu nosilaca naelektrisanja ima oblik: D, kßT _ pM~B —— ' H-pn — Upn ■ IXnp = Dnp ß ■pn- Dnp = q kBr (16a) (16b) Za degenerisane poluprovodnike n tipa (Fermi-Dirakova energetska raspodela nosilaca naelektrisanja) primen-juje se generalizovana Anštajnova relacija24: „f_D kB- T LJnr Jpn ■ (ipn ■ Ku. - Dpn s ■ Ki (17) gde je K^ faktor proporcionalnosti koji zavisi od koncentracije (redukovanog Fermijevog nivoa r|) prema pri-bližnoj jednačini24- Fy2 ("H) K» = 'F./2{ T!) - 4.95 ■ 1(T3 1 + 0.35355 • Nc v n 4.43 • 10 -6 Nc 0.3 TOC ppb <20 <50 >100 delci, 1 |im #/100 ml <50 <100 >250 bakterije #/100 ml 0 <6 >10 raztopljen SiC>2 ppb <3 <5 >10 upornost Mohmcm 18.3 17.9 17.5 KATIONI ppb Al 0.2 2.0 5.0 nh4 <0.3 0.3 0.5 Cr 0.02 0.1 0.5 Cu 0.02 0.1 0.5 Fe 0.02 0.1 0.2 Mn 0.05 0.5 1.0 K 0.1 0.3 1.0 Na 0.05 0.2 1.0 Zn 0.02 0.1 0.5 ANIONI ppb Br <0.1 0.1 0.3 Cl 0.05 0.2 0.8 no2 0.05 0.1 0.3 no3 <0.1 0.1 0.5 P04 <0.2 0.2 0.3 S04 0.05 0.3 1.0 OKSIDACIJA DIFUZIJA NANAŠANJE TANKIH FILMOV FOTOLITOGRAFIJA neenakomerna rast oksidov neenakomerno dopiranje tvorba ogljikovih nuklea-cijskih centrov v siliciju hidrofilna površina silicija veliki premiki GV krivulje po napetostno temperaturni obremenitvi luknjice v plasteh nizke prebojne trdnosti dielektrikov veliki tokovi puščanja pn spojev in oksidov neenakomerno nanašanje filmov slaba adhezija filmov megličavost površine slaba adhezija fotorezista defekti na maskah luknjice v fotorezistu Kot primer navajamo vpliv vsebnosti TOC v Dl vodi na kakovost posameznih tehnoloških procesov v proizvodnji rezin. 3.3 Ciste procesne kemikalije Proizvodnja integriranih vezij na rezini je serija fotolito-grafskih, visoko in srednje temperaturnih in predvsem kemičnih postopkov in procesov. Zaradi slednjega je v nekaj zadnjih letih kakovosti kemikalij posvečena velika pozornost zlasti na strani dobavitelja. Včasih je veljala miselnost: ko je enkrat nova generacija kemikalij ustrezne čistosti na voljo, je zamenjava stare generacije z izboljšano enostavna. Izkušnje kažejo, da temu ni tako, saj proizvajalec lahko dobavi kemikalije optimalne kakovosti, katero uporabnik zelo hitro z nepravilnim ravnanjem pokvari. Danes se večina uporabnikov zaveda, da morajo vsakodnevno nadzirati in vzdrževati kakovost kemikalij na mestu uporabe, v proizvodni liniji. Pri tem je potrebno predvsem razločevati kontrolo delcev od kontrole raztopljenih nečistoč v kemikaliji. Splošni napotki in priporočila za uporabo kemikalij v moderni proizvodnji VLSI in ULSI integriranih vezij na rezini so naslednji : - izboljšan nadzor nad pakiranjem in shranjevanjem kemikalij pri proizvajalcu in uporabniku (predvsem uporaba inertnih materialov za kontejnerje), - direktna razdelitev kemikalij na mesto uporabe, če je možno in ekonomsko upravičeno, - cena naj ne bo ovira za vpeljavo ultračistih kemikalij, ker se s povečanim izplenom porabljeni denar povrne, - stalna filtracija in recirkulacija na mestu uporabe je nujna ne glede na vrsto in temperaturo kemikalije, 15 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 11-21 I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno _mikroelektronsko proizvodnjo - potrebna sta dogovor in soglasje med proizvajalcem in uporabnikom glede tehnične /kakovostne specifikacije kemikalij in standardov za ustrezne merilne metode, s katerimi se bodo potrjevale dogovorjene številke, - uporabniki bodo morali razviti metode za definicijo soodvisnosti (korelacijo) med kontaminacijo površine rezine in kakovostjo kemikalije, saj bodo le na ta način lahko za svoje proizvodne potrebe naročali kemikalije ustrezne kakovosti; uporabniki bi morali poznati direkten vpliv kemikalij, uporabljanih za različne procese v liniji na izplen; če je to neizvedljivo, potem je zelo težko opravičiti določene številke na razumen način. - proizvajalci mokrih jedkalnih postaj morajo pri načrtovanju in gradnji jedkalnih sistemov upoštevati zgoraj naštete zahteve; moderna jedkalna postaja naj vsebuje : □ avtomatsko/robotizirano prekladanje rezin, □ recirkulacijo in filtracijo kemikalij na mestu uporabe, temperatura do 150 st.C, filtri 0.1 |im ali boljši, □ meritev vsebnost delcev na mestu uporabe, delci 0.5 |im ali manjši, □ uporabljeni material za konstrukcijo naj zagotavlja petletno življensko dobo brez zamenjav, □ postaja naj ima možnost recikliranja Dl vode, □ postaja naj ima centrifugo za čisto izpiranje in sušenje rezin. Od tako zasnovane jedkalne postaje uporabniki poleg izboljšave izplena in kakovosti čipov pričakujejo še : - zmanjšano porabo kemikalij, - zmanjšan strošek kemikalij na vezje, - zmanjšano obremenitev nevtralizacije, zmanjšano količino odpadnih kemikalij, - zmanjšano količino kemikalij na mestu uporabe, - izboljšan nivo varnosti. Konkreten primerzgodovinskega kakovostnega razvoja kemikalij, ko iz leta v leto ožimo specifikacije za vsebnost suspendiranih delcev, raztopljenih težkih kovin in alkalnih nečistoč, je Merck s svojo serijo MOS Selectipur (za LSI integrirana vezja), VLSI Selectipur (za VLSI vezja) in MEGA Selectipur (za ULSI vezja) kemikalij za polprevodniško industrijo. Na sliki 4. in iz tabele 4. je razviden faktor izboljšave za posamezne serije kemikalij glede vsebnosti delcev in nečistoč. Glavno težišče dela proizvajalcev kemikalij v zadnjih letih je bilo: - na razvoju merilnih postopkov za ugotavljanje vsebnosti delcev in nečistoč v kemikalijah, - na izboljšavi klase čistosti in zmanjševanju nanosa delcev na površino silicija med potapljanjem rezin, - na zmanjševanju vsebnosti kritičnih kovin (Cu, Fe, Ni, Cr) in alkalnih elementov (Na, K) v kemikalijah na ppb nivo in zmanjševanju precipitacije kovin na površino silicija med potapljanjem, - na iskanju ustreznih materialov za kontejnerje, ki bodo zmanjšali sekundarno kontaminacijo in zagotavljali kvaliteto kemikalij do mesta uporabe, - na podaljševanju življenjske dobe kemikalij na mestu uporabe, zlasti pa zmanjševanju vsebnosti kovin med postopkom recirkulacije in filtracije. TABELA 4. : Primerjava čistosti med MOS Selectipur, VLSI Selectipur in MEGA Selectipur fluorovodi-kovo kislino. H F 50%, 11 = 1.15 kg, MERCK PARAMETER MOS VLSI MEGA RAZMERJE klasa 0 1 1/4 koncentracija, % 49.5 ±1 50 ±0.5 50 +0.2 barva, max 10 10 10 CI, max ppm 5 5 0.2 5/5/2 SiFe, max ppm 50 50 50 no3, max ppm 5 10 10 1/2/2 P04, max ppm 0.5 0.5 0.1 5/5/1 so4, max ppm 1 1 0.5 2/2/1 S03l max ppm 2 2 0.5 4/4/1 Al, max ppm 0.05 0.02 0.02 5/2/2 As & Sb, max ppm 0.03 0.02 0.01 3/2/1 Ba, max ppm 0.05 0.05 0.01 5/5/1 Be, max ppm 0.02 0.01 0.01 2/1/1 Bi, max ppm 0.1 0.05 0.05 2/1/1 Pb, max ppm 0.05 0.02 0.01 5/2/1 B, max ppm 0.05 0.02 0,01 5/2/1 Cd, max ppm 0.05 0.01 0.01 5/1/1 Ca, max ppm 1 0.5 0.1 10/5/1 Cr, max ppm 0.01 0.01 0.01 1/1/1 Co, max ppm 0.02 0.01 0.01 2/1/1 Fe, max ppm 0.5 0.1 0.1 5/1/1 Ga, max ppm 0.02 0.02 0.01 2/1/1 Ge, max ppm 0,1 0.05 0.05 2/1/1 Au, max ppm 0.1 0.02 0.02 5/1/1 In, max ppm 0.02 0.02 0.01 2/1/1 K, max ppm 0.1 0.05 0.05 2/1/1 Cu, max ppm 0.02 0.01 0.01 2/1/1 Li, max ppm 0.02 0.02 0.01 2/2/1 Mg, max ppm 0.2 0.1 0.05 4/2/1 Mn, max ppm 0.05 0.02 0.02 5/2/2 Mo, max ppm 0.05 0.02 0.02 5/2/2 16 I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno mikroelektronsko proizvodnjo Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 11-21 H F 50%, 11 = 1.15 kg, MERCK PARAMETER MOS VLSI MEGA RAZMERJE Na, max ppm 0.2 0.1 0.05 4/2/1 Ni, max ppm 0.02 0.02 0.01 2/2/1 Pt, max ppm 0.2 0.05 0.05 4/1/1 Ag, max ppm 0,02 0.02 0.01 2/2/1 Sr, max ppm 0.1 0.02 0.02 5/1/1 TI, max ppm 0.05 0.05 0.05 Ti, max ppm 0.1 0.05 0.05 2/1/1 V, max ppm 0.05 0.01 0.01 5/1/1 Zn, max ppm 0.1 0.05 0.05 2/1/1 Sn, max ppm 0.1 0.05 0.05 2/1/1 Zr, max ppm 0.1 0.05 0.05 2/1/1 ostanek po zažigu, ppm 5 5 2 3.4 Čisti procesni plini in plinske napeljave/67, /7/ Podobni trendi kot pri uporabi ultračistih kemikalij v proizvodnji vezij na silicijevi rezini so se uveljavili tudi pri osveščanju uporabnika o pomembnosti uporabe ultra- Slika 4: Klasifikacija osebnosti delcev v tekočinah in primerjava kakovosti različnih kemikalij. čistih procesnih plinov in plinskih napeljav. Zavedati se moramo, da ne glede na čistost plina, ki ga pošlje proizvajalec v cilindru ali shranjevalnem kontejnerju ali pa ga sami pridelamo v hiši, ohraniti njegovo čistost na mestu uporabe, pomeni preprečiti degradacijo kakovosti med izvorom plina in mestom uporabe. Glavni namen plinske napeljave ni samo pripeljati plin do uporabnika, ampak tudi zagotoviti nenehno kakovost po prehodu skozi filtre in čistilce ter zaščititi plin pred vnosom delcev, kemičnih nečistoč in vlage. Delce vnašajo in spuščajo v plinsko napeljavo čistilni sistemi, filtri, ventili in zvari. Kemične nečistoče vnašamo v materiale med izdelavo, ostanejo v ceveh po čiščenju in se odpllnjajo v ocevju. Iz plinskega sistema najteže odstranimo vlago, ki poleg delcev povzroča največ preglavic v procesih. Plinski sistemi sedanjosti so izdelani tako, da skoraj povsem onemogočajo puščanje, odplinjevanje in generacijo delcev. To dosegamo z uporabo ustreznih materialov in s posebnimi prijemi pri sestavljanju plinskih sistemov. Najbolj razširjen material za ULSI plinske napeljave je SS316L (Low - z nizko vsebnostjo ogljika), katerega notranje stene morajo biti elektrolitsko polirane . Le-to v primerjavi z mehanskim in kemičnim poliranjem daje bolj gladke površine, ki težko zajemajo delce in kemične nečistoče. Kljub temu je potrebna izjemna pazljivost pri čiščenju, shranjevanju, prenosu in montaži ocevja, s čimer preprečimo nadaljno kontaminacijo, ki lahko pozneje med uporabo sistema z odplinjevanjem preide v pline in procesne komore. Elektrolitsko poliranje je potrebno izvesti po zvijanju, kajti zvijanje povzroča mikrorazpoke. Spojke uporabimo tam, kjer je to le nujno potrebno pa še takrat uporabimo posebne spojke za ULSI napeljavo, ki so tako izdelane, da minimizirajo generacijo delcev, odplinjevanje in mrtve kote. Najboljši način sestavljanja cevi je varjenje. Zvar mora z notranje strani biti gladek, brez razpok, luknjic ali drugih nepravilnosti, ki utegnejo zajemati delce in kontaminacijo. Varjenje izvajamo ob vpihovanju inertnega plina (Ar) skozi ocevje, s čimer izoliramo notranjost. Zvar mora biti odporen na korozijo, ker korozijski produkti spuščajo delce (pri nepravilno izvedenem zvaru prihaja do tvorbe kromovega karbida, ki korodira). Opisane zahteve dosežemo z varjenjem direktnih zvarov ("butting welding") in uporabo avtomatskih orbitalnih varilnih naprav. Plinski kabineti so tudi del plinske napeljave, saj nadzirajo dobavo procesnih plinov, njihov pritisk in pretoke ter zapletene prepihovalne cikle ob menjavi jeklenk. Ker je njihovo delovanje računalniško krmiljeno, zasledujejo še številne alarmne situacije, napovedujejo zamenjave cilindrov ter zagotavljajo zasilne izklope v primeru nevarnosti. Večina kovinskih nečistoč, ki so prisotne v plinu,prihaja od delcev iz plinskega sistema (kontejner - cilinder -ocevje - spojke - zvari - filtri). Temu ustrezno je potrebno usmeriti napore za njihovo odstranjevanje. 17 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 11-21 Vsebnost kemičnih, oz. nečistoč v plinski fazi pa je prav tako pomembna, saj v določenih primerih omejuje uporabo plina za specifične namene. Za silan velja, da nivo zahtevane čistosti za bodoče aplikacije presega meje detekcije merilnih inštrumentov. Če iz silana želimo nanesti EPI plast s specifično upornostjo v območju 10000 ohmcm, to pomeni, da koncentracija dopantov n tipa ne sme preseči meje 0.02 ppbi! Podobno kot za silan velja tudi za diklorsilan. TABELA 5. : Pregled nivoja plinskih primesi v različno čistih silanih za uporabo v polprevodniški industriji. kakovost silana pol-prev. nitrid uhp razmerje UPORNOST, ohmcm 300 1000 2500 3/10/25 NEČISTOČE, max ppm, 02 10 10 0.5 20/20/1 n2 40 40 1 40/40/1 Ar 500 40 0.5 1000/80/1 h2o 2 2 1 2/2/1 Kloridi 10 10 3 10/10/3 Ogljikovi hidrati THC (kot ch4) 40 10 1 40/10/1 CO/co2 10 5 1 10/5/1 Čistoča hišnih in inertnih plinov je prav tako v nenehnem porastu. Velika večina proizvajalcev mikroelektronskih komponent bodisi sama proizvaja hišne pline (N2, O2, H2), bodisi uporablja shranjevalne kontejnerje za hišne in inertne pline (N2, O2, H2, Ar). Da dosežemo visok nivo čistosti na mestu uporabe, uporabljamo dodatne sisteme za prečiščevanje in filtracijo tik pred vstopom plinov v procesne komore. Na ta način uspemo doseči nivo čistosti 99.99999%! I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno _mikroelektronsko proizvodnjo 3.5 Maske in njihov vpliv na kvaliteto integriranih vezij V mikroelektronski industriji uporabljamo maske za prenos geometrijske informacije na rezine. Le v primeru direktnega zapisa maske niso potrebne, saj računalniško krmiljen elektronski snop slika geometrijske informacije direktno na fotorezist na rezini. Od dveh možnih načinov preslikave informacije z maske na rezino, kontaktne in projekcijske, je slednja danes najbolj v rabi. Pri tovrstnem načinu osvetljevanja, maska in rezina nista v kontaktu in maska je zategadelj lahko dodatno zaščitena z opno. Obstojnost take maske je dolga, gostota defektov pa je praktično neodvisna od števila ekspozicij. V tabeli 7. je podan pregled materialov, ki so danes v rabi za izdelavo etalonskih in delovnih mask. TABELA 7.: Pregled materialov za izdelavo mask SESTAVA (%) White soda lime Soda lime borosi-llcate Synthetic quartz 1 2 3 4 Si02 73 70 60 100 b2o3 5 ai2o3 1 15 Na203 15 8 1 k2o 1 9 1 RO 10 13 18 Temperaturni koef. razlezka(ppm/st.C) 9.4 9.3 3.7 0.5 Za materiala 1 in 2 velja, da iz njiju izdelane plošče uporabljamo za preslikavo geometrij >= 2 |im, plošče izdelane iz materiala 3 pa za preslikavo geometrij >= 1.5 (j.m. Plošče iz sintetičnega kvarca nedvomno prekašajo svoje predhodnice zaradi naslednjih prednosti'4': a) večja kontrola napake poravnave (RUN OUT) zaradi nizkega temperaturnega koeficienta raztezka. RUN OUT napaka poravnave je merilo za naleganje maske na sliko na rezini, ki je bila preslikana s predhodno masko. Le-ta v končni fazi določa najmanjšo možno geometrijo, ki jo je mogoče preslikati s celim setom mask (10 do 15 nivojev). Glavni vzrok tozadevne napake poravnave je razlika v temperaturi med masko in rezino tik pred osvetlitvijo, kar povzroči različne diletacije in porušitev nastavitve nivojev, slika 5. b) plošče so za razliko od ostalih prepustne v celotnem področju valovnih dolžin zanimivih za moderne fotolito-grafske postopke, od 200 nm naprej, slika 6. TABELA 6.: Pregled vsebnosti primesi v hišnih plinih nečistoče, n2 02 h2 h2o thc/co ppm max /c02 kakovost plina lsin2 5 5 vlsi n2 0.1 0.1 0.1 0.1 uhpn2 0.01 0.01 0.01 0.01 lsi 02 5 5 vlsio2 0.5 0.1 0.3 uhpo2 0.05 0.01 0.01 0.03 lsi h2 5 5 vlsi h2 0.1 0.1 0.5 0.1 uhph2 0.01 0.01 0.05 0.01 18 I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno mikroelektronsko proizvodnjo Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 11-21 l.o - o.s i i 3 ^ t o a (V SODA LIHE, 11 < iiOROSlLlCATE \cjmlc Z 3 A- TTS^MPE-R/VrueMA -R/VSLI KA C J Slika 5: Napaka poravnave v odvisnosti od dimenzije rezine, vrste stekla in temperaturne razlike med rezino in masko. A.00 2o fco to ao / /^ / /3 i / ISO 2.DO 2.SO "Soo S5D koo VMJDVN* ioL^lMA: t \ •• SlKiTETlCiA* VOJAKC. i.'. NACAVNl VivJARC. 3: KOKJNJ^CA.OUAUJA STErkLA-Slika 6: Prepustnost različnih vrst stekla c) material vsebuje manjše število mehurčkov in vključkov, obdelava materiala je lažja, saj omogoča izdelavo skoraj idealne polirane površine brez defektov, ki bi se lahko preslikali na rezino. d) material je kemično bolj stabilen, kar povečuje adhe-zijo kromove plasti in kar posredno omogoča večje število čistilnih ciklov preden pride do tvorbe luknjic in degradacije robov kromovih linij. 3.6 Silicijeve rezine Silicij je bil in bo v bodočnosti polprevodnik, katerega bo uporabljala ogromna večina proizvajalcev kot substrat za izdelavo čipov. V tabeli 8. je podan časovni pregled razvoja silicijevih rezin vzporedno z razvojem mikroelek-tronskih vezij. Jasno je viden trend k vse večjim rezinam in zaostritev določenih tehničnih specifikacij.Med te sodijo : Ne le kakovost plošč, tudi kakovost kromove plasti (reflektivnost, gostota defektov, adhezija, uniformnost debeline) ter nanjo nanešenegafotorezista (uniformnost debeline, gostota defektov) vplivajo na končno kakovost maske za uporabnika. Danes lahko celo govorimo o izdelavi mask po naročilu, saj so proizvajalci plošč za fotomaske pripravljeni optimizirati svoj proces za izdelavo fotoplošč po želji kupca (reflektivnost, tip fotorezis-ta, kemijafotorezista itn...). TABELA 8.: Vzporedni razvoj rezin in vezij a) izboljšanje ravnosti rezin, saj uporaba koračnih po-ravnalnikov zahteva lokalno ravnost 1 - 1.5 |im na območju 10- 20 mm; le-ta mora biti vzdrževana na vsej uporabni površini rezine, pri čemer se zavedamo, da nanjo vplivajo vsi visokotemperaturni koraki med izdelavo čipov na rezini. b) izboljšanje uniformnosti debeline rezine, oz. planpa-ralelnosti, s čimer se izognemo dolgim časom nastavitve fokusa pri koračnih poravnalnikih. LETO / STOPNJA INTEGR. GEOMETRIJA NAČIN OSVETLJEV. PREMER REZINE DEBELINA REZINE RAVNOST REZINE jj.m mm |im |im 1968 SSI 8-10 KONTAKTNA 50 250 15-20 1972 MSI 5-7 KONT./PROJ. 75 325 10-15 1977 LSI 3-5 KONT./PROJ. 75 100 325 525 6-10 1980 VLSI 2-3 KONT./PROJ. 100 125 525 625 4-6 1985 VLSI 1.5-2 KORAČNO 150 625 675 1.5-2 na 20 mm 1989 ULSI 1-1.5 KORAČNO 200 725 775 1-1.5 na 20 mm 19 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 11-21 c) razvoj novih metod za vhodno kontrolo rezin, o katerih se morata dogovoriti proizvajalec in uporabnik; gre za "uporabniške" metode, ki zajemajo meritve življenjskih časov, napetosti ravnih pasov in prebojne trdnosti MOS struktur; s pomočjo dobljenih rezultatov uporabnik lahko napove obnašanje rezin v svoji liniji, končne električne parametre vezij in celo pričakovani izplen čipov na rezini. Za 200 mm rezine, ki bodo sicer zelo počasi prevzemale večinski delež uporabljanih rezin zlasti za velikoserijsko proizvodnjo standardnih in spominskih elementov v devetdesetih letih, je zelo pomembno pravilno nastaviti razmerje premer proti debelini, ki bo zagotavljalo dimenzijsko stabilnost rezin, kakor tudi vzdržljivost rezin za procesiranje na povišanih temperaturah in po nanašanju tankih plasti (temperaturni šoki, mehanske napetosti, zvijanje). Za prehod na ULSI geometrije je življenskega pomena čistost čelne in hrbtne strani rezine. Delci na hrbtu pokvarijo ravnost rezine, če je rezina pritegnjena na vakuumsko mizico. Znano je, da uporabniki nikakor ne morejo očistiti čelne strani rezine tako učinkovito, kot to znajo proizvajalci rezin. Tako je vse bolj v modi, da proizvajalci dobavijo že oksidirane rezine, na katerih oksid služi kot pasivacija (površina rezine je hidrofilna, neprodušna za kontaminacijo in elektrostatično ne privlači delcev). Pri rasti kristala in izdelavi rezin je velika pozornost posvečena kontroli defektov, neželenih dopantov in kontaminacije : - koncentracijo kovinskih nečistoč na površini rezine kontroliramo na nivoju ppb, v notranjosti rezine pa na manj kot 0.01 ppb, - gostota kristalnih defektov v aktivnem delu silicijeve rezine ne sme preseči 5 def/cm2, - minimizirane morajo biti mikrovariacije upornosti, ki vplivajo npr. na uniformnost pragovnih napetosti MOS tranzistorjev, - prečna in navpična začetna koncentracija kisika morata biti kontrolirani v čim bolj ozkih mejah, - pomembno je izvajati kontrolo koncentracije ogljika in s tem posredno tvorbo mikrodefektov v zvezi s kisikom. Moderna specifikacija surove silicijeve rezine je podana po področjih, slika 7. : a) zgornja epitaksijalna plast, potrebna zlasti za moderna CMOS vezja, mora biti čim bolj uniformna glede koncentracije dopantov in debeline, brez mehanskih napetosti in s čim manj kristalnih defektov b) osiromašeno (denudirano) področje pod površino, kjer je koncentracija intersticijalnega kisika nekajkrat manjša kot v substratu; na ta način proizvajalci v svoje rezine vgradijo sposobnost getranja s pomočjo precipi-tacije kisika SAMO V SUBSTRATU in ne na površini, kjer se nahajajo aktivni elementi I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno _mikroelektronsko proizvodnjo c) substrat, ki mora biti učinkoviti geterza vse kovinske nečistoče, ki povzročajo degradacijo aktivnih elementov d) hrbtna stran rezine, kamor proizvajalec vgradi določene vrste zunanjega getranja z enakim namenom kot pri c); danes sta v rabi "soft damage", mehko mehansko poškodovana hrbtna stran in nanos polisilicija na hrbtno stran; slednja metoda je čistejša in deluje kot geter od prvega do zadnjega visokotemperaturnega koraka pri izdelavi čipov na rezini. 3.7 Oprema in vzdrževanje Vzporedno z mikroelektronsko proizvodnjo se je razvijala tudi proizvodnja opreme za izdelavo čipov. Velika denarna vlaganja v razvoj in stalna posodobitev mikroe-lektronske opreme je bilo in je še vedno gonilo te specifične elektronsko-strojne industrije'1 Oprema se je razvijala predvsem v smeri zmanjševanja generacije defektov in avtomatizacije povezane v koncept CAM (Computer Aidded Manufacturing). Za sodobno opremo ni dovolj, da zmore tehnično izvedbo določenega tehnološkega koraka, temveč mora pri tem generirati čim manj defektov na silicijevi rezini in biti sposobna povezave v tovarniški informacijski sistem. Kompleksnost takih naprav kažejo cene posameznih strojev. Številka 1.000.000,00 US$ ni več neobičajna. Ob takih stroških opremljanja proizvodnje, je povsem jasno, da morata biti izkoriščenost in pripravljenost za obratovanje, "up time", take opreme čim bliže stotim odstotkom. S tako opremo več "ne delamo", ampak nadzorujemo njeno delovanje in skrbimo, da je čim bolj izkoriščena. Skupine za vzdrževanje opreme v modernem proizvodnem modulu (brez inženirske tehnološke podpore) predstavljajo tudi do 30 % tehničnega kadra. Ni daleč od resnice šala, da si je potrebno ob nabavi najmodernejšega japonskega stroja "kupiti" tudi še enega "Ja-pončka", ki bo za stroj skrbel. AvenvNo Lv'l um—i mi__) p E+J ) TODROČ-3E" r _£_ ~ A/Uuu w Slika 7: Razdelitev silicijeve rezine na področja um—i usl-L-J—+,,] \ _K -......." J OSlROKlA&EKlO ^ 9 O i mi POJ5ROC3E. ^ su^SjTfeAT Sy 430 /aua > < ■HR.&TNA STKANI 20 I. Šorli, R. Ročak, M. Maček, Z. Bele: Pogoji za moderno mikroelektronsko proizvodnjo Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 11-21 3.8 Ljudje Iz predhodnih točk lahko naslutimo, da v mikroelektron-ski proizvodnji dela pretežno kvalificirani operaterski kader. V tovrstni proizvodnji vsekakor ni mogoče zaposliti delavcev,ki jih "poberemo s ceste". Avtorji tega prispevka so v preteklih desetih letih dela v jugoslovanski mikroelektronski proizvodnji zaposlovali kot operaterje predvsem kemijske laborante in tehnike, da bi nadoknadili handicap zaradi zastarele opreme. Prav tako je zakon o združenem delu takrat omogočal skoraj enako "ceno" kvalificiranega laboranta in priučenega delavca. Danes pa je v moderni mikroelektronski tovarni prav zaradi kompleksnosti opreme in tehnoloških postopkov vodstvo prisiljeno izvajati enako zaposlovalno politiko. Poleg osnovne strokovne kvalifikacije je potrebno redno izvajati specifični trening operaterjev. To pomeni, da izmenovodja ni samo kontrolor izvajanja opravil, ampak tudi pomočnik in učitelj. Povsod je v veljavi koncept celovitega zagotavljanja kakovosti. Kakovost je parameter, ki se poleg rokov dobave (JUST IN TIME) postavlja kot temeljni cilj proizvodnje mikroelektronskih vezij. 4.0 VARNOSTNA PROBLEMATIKA Znano je, da mikroelektronska proizvodnja uporablja veliko količino raznovrstnih kemikalij in plinov, ki predstavljajo potencialno nevarnost za ljudi, ki delajo v mi-kroelektroniki in za okolje. Imamo opravka z jedkimi tekočinami, topili, strupenimi plini, samovžignimi plini ter deli opreme, kjertemperatura doseže tudi do 1200 st.C. Zaradi navedenega nekateri štejejo mikroelektroniko za ekološko bombo in grožnjo okolju in ljudem. Dejstvo je, da ob gradnji mikroelektronike moramo varnost vgraditi, stalna skrb za varno in ekološko čisto delo pa je potrebna med obratovanjem. Med sistemske varnostne rešitve štejemo ustrezno načrtovanje in izvedbo: - centralnega skladišča za pline in kemikalije, - priročnega skladišča za pline in kemikalije, - kemično odpornega odsesovanja in nevtralizacije za odplake, - požarne varnosti z ustreznimi javljalniki in gasilnimi napravami, - centralnega sistema za detekcijo in nadzor strupenih plinov in ostalih parametrov okolja, - tehnološke instalacije za dovod plinov in kemikalij do opreme ter instalacijo proizvodne opreme same Med tekoče varnostne obratovalne ukrepe pa štejemo predvsem : - zasledovanje varnostnih parametrov in ustrezno ukrepanje ob nevarnih situacijah, - skrb za obratovanje vseh naprav v skladu z varnostnimi predpisi, - nenehno izobraževanje ljudi, skrb za uporabo zaščitne varnostne opreme, skrb za varno delo v proizvodnji Ob predpostavki, da je vsem naštetim pogojem zadoščeno, lahko govorimo o mikroelektroniki kot čisti industriji. 5.0 ZAKLJUČEK Vse večja kompleksnost mikroelektronske proizvodnje in potrebno zagotavljanje kakovosti okolja, infrastrukture, opreme, tehnoloških procesov in materialov, kar smo poskusili opisati v tem članku, pogojujejo moderno proizvodnjo in razvoj. Razumljiv je trend k vse večji količinski proizvodnji z ene strani in vse večji "industrializaciji razvoja". Razvoj se je v svetu povsem preselil v tovarne, v "mikroelektronske laboratorije", oz. "razvojni laboratoriji" so majhne tovarne. Za primer naj navedemo, da SGS Thomsonov "razvojni laboratorij" v Milanu izdela letno 36.000 rezin premera 100 mm, najnovejši "proizvodni laboratorij" pa 110.000 rezin premera 150 mm. V Jugoslaviji smo opisani koncept in pogoje želeli realizirati v Iskri Mikroelektroniki. Projekt je predvideval investicijo cca 40 mio US$ v prostore in opremo, s tehnologijo, ki je bazirala na lastnih izkušnjah. V predhodnih desetih letih nabrano znanje bi omogočilo povezavo z obstoječimi evropskimi proizvajalci mikroelektronike in elektronike, firma pa bi prerasla v na zahodni trg orientirano mešano delniško družbo..., vendar to je že druga zgodba. 6.0 LITERATURA /1/ R.Ročak : Stanje mikroelektronske proizvodnje v svetu in Jugoslaviji, MIKROELEKTRONIKA IN DRUŽBA, MIDEM 1989 /2/W.L.Morgan : From VLSI to ULSI, SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, May 1984 /3/ W.L.Morgan, J.R.Burnett: Concept for World Class VLSI Manufacturing Plants, SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, June 1984 /4/ P.Burgraff: Photomasks and Reticle Blanks, SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, December 1987 /5/ R.lscoff: The Challenge for Ultrapure Water, SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, February 1986 /6/ J.M.Davidson, F.K.Kies : Sub-Micron Particle Analysis in VLSI Gase, Presented to Osaka Sanso Semiconductor Conference, June 28, 1985 /7/ AIR PRODUCTS : Specialty Gases Catalogue Iztok Šorli, dipl. ing Dr. Rudi Ročak, dipl. i rig. mag.Marijan Maček, dipl.ing. Zlat ko Bele, dipl.ing. MIKROIKS d. o. o. Titova 35 61000 Ljubljana Prispelo: 20.11.90 Sprejeto: 28.02.91 21 UDK 621.3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991)1, Ljubljana HIBRIDNI INTEGRIRANI SKLOPOVI U TEHNICI DEBELOG FILMA -SNIMKA AKTUELNOG STANJA I TREND NA PODRUČJU MATERIJALA 1 DISKRETNIH KOMPONENATA Greta Prajdič KLJUČNE RIJEčl: hibridni integrirani sklopovi, tehnologija debelog filma, supstrati, paste, pasivne komponente, aktivne komponente, mikroelek-tronski materijali, trendovi razvoja SAŽETAK: U članku su prikazani osnovni materijali - paste, supstrati - koji se koriste u tehnologiji debelog filma i navedeni potencijalni novi proizvodi. Uključen je pregled situacije na području diskretnih komponenata i istaknuti pravci razvoja tog područja. THICK FILM HYBRID INTEGRATED CIRCUITS - CURRENT DEVELOPMENTS AND FUTURE TRENDS IN MATERIALS AND DISCRETE COMPONENTS DOMAIN KEY WORDS: hybrid integrated circuits, thick film technology, substrates, pastes, passive components, active components, microelectronic materials, development trends ABSTRACT: Basic thick film materials - substrates, pastes - are reviwed. Data regarding discrete components, passive and active, are included. Prospective changes are emphasised. 1. UVOD Na razvoju tehnologije debelog filma (kratica TF, Thick Film) odražavali su se u proteklih pet desetlječa ne samo tehnički zahtjevi odnosno utjecaji s drugih područja znanosti i tehnike, nego i opčedruštvena kretanja i situacije. Energetska kriza početkom sedamdesetih godina rezul-tirala je na primjer generacijom TF - pasta koje su dozvoljavale znatno nižu temperaturu sinteriranja (=600°C) od standardnih kompozicija (800 - 1000°C). Kako su TF - paste velikim dijelom bazirane na plemenitim metalima (Ag, Au, Pt, Pd), visoka cijena i potresi na tržištu plemenitih metala poticali su nastojanja da se pronadu odgovarajuči supstituenti. Tako je paleta pro-širena Cu - vodljivim sistemima. Najnoviji period u razvoju tehnologije debelog filma, kao i sva ostala područja ljudske djelatnosti, obilježen je prodorom računala, lako CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing, projektiranje/procesiranje pomoču računala) može u velikoj mjeri poboljšati kvalitet i sniziti cijenu izrade sklopa, pomak u generacijskom smislu na području hibrida, smatra se, mogu izazvati samo novi fizikalno - kemijski momenti t.j. fenomeni vezani uz materijale i njihova svojstva. Izvedbe hibridnih integriranih sklopova (kratica HIC, Hybrid Integrated Circuit), uz TF - elemente, svakako odre-duje i izbor diskretnih komponenata. Razvoj tehnologije površinske montaže (kratica SMT, Surface Mount Te- chnology) u zadnjih nekoliko godina izazvao je velike promjene u toj domeni, lako se u fokusu produkcije komponenata za površinsku montažu (kratica SMD, Surface Mount Device) nalazi proizvodnja sklopova na tiskanim pločama, ekspanzija SMD, uz neke druge as-pekte, ima pozitivne posljedice za proizvodače HIC. Asortiman diskretnih komponenata koje se mogu koristiti u izradi hibridnih integriranih sklopova se povečava, a cijena SMD se s povečanjem potrošnje kontinuirano smanjuje. U SM - verziji pojavljuju se danas na tržištu več najrazličitiji proizvodi; od standardnih elemenata kao što su kondenzatori, otpornici, poluvodičke komponente do raznih tipova minijaturnih transformatora ili baterija na primjer. U članku su navedeni podaci koji u glavnim črtama oslikavaju kretanja na području aktivnih i pasivnih komponenata. 2. TREND NA PODRUČJU TF - MATERIJALA 2.1. Supstrati Za izradu HIC u tehnologiji debelog filma i danas se kao supstrat najviše koristi tradicionalni materijal, 96 % AI2O3. Za aplikacije kod kojih su termički zahtjevi iz-raženiji, koristi se BeO. Toplinska vodljivost BeO (250 W/m°C) je za cijeli red veličine bolja od toplinske vodlji- 22 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 22 - 26 G. Prajdič: Hibridni integrirani sklopovi u tehnici debelog filma - snimka aktuelnog stanja i trend na... vosti AI2O3 (21 W/m°C). Nedostaci BeO su visoka cijena i velika toksičnost. Trend na području hibridnih sklopova, karakteriziran zahtjevima za sve večom funkcionalnom gustočom i sve večim brzinama rada, potencira termičke probleme u sistemu. Zato su več duže u fokusu interesa materijali, koji bi mogli popuniti distancu izmedu AI2O3 i BeO u pogledu karakteristika i cijene ili proširiti paletu. Čini se, da tu ulogu mogu preuzeti dva materijala: AIN i SiC. Nisu toksični, imaju odlične mehaničke i električke osobine. Toplinska vodljivost SiC je kod sobne temperature tri puta, a AIN deset puta veča od AI2O3. Teoretski bi maksimalna termička vodljivost AIN - supstrata mogla biti veča od 300 W/m°C. U svakom slučaju AIN je materijal, koji privlači največu pažnju. Neki proizvodači pasta su se več orijentirali na izradu sistema kompatibil-nih s AIN, pa se na tržištu mogu nači vodljive, dielek-tričke i, za sada samo niskoomske, otporničke kompozicije za AIN - supstrate./1/'/2/ Na tržištu su se pred petnaestak godina bili pojavili supstrati na bazi emajl-čelika (EMS, Enamelled Metal-Steel Substrate/ PES, Porcelain Enamelled Steel Substrate). Trebali su predstavljati jeltiniju zamjenu za kera-mičke supstrate, a naglašavane su i njihove potencijalne termičke mogučnosti. Kako je cijena AI2O3 supstrata u meduvremenu postala mnogo niža, glavni je motiv ot-pao. Uz EMS se, osim toga, može koristiti samo ogra-ničen broj kompozicija, jer dozvoljavaju temperature sinteriranja od maksimalno 620°C. Neki su proizvodači razvili paste za primjene na emajl-čelik supstratima, ali je evolucija na tom području izostala. Supstrati s metal-nom jezgrom (MCS, Metal Core Substrate), medutim, zbog istih razloga - disipacije topline i cijene - i danas predstavljaju potencijalno optimalno rješenje na području hibrida snage. Cetiri su osnovne strukture. Kao jezgra služi aluminij; dodaju se (a) oksidna anodna prevlaka, (b) emajl, (c) epoksidni sloj ili (d) poliimidni film./3/ 2.2. Paste Paleta pasta za debeli film je u ovom času vrlo široka. Procjenjuje se, da 50 % od ukupne količine TF - proizvoda otpada na vodljive paste, 30 - 40 % na dielektričke, a 10 - 20 % na otporničke kompozicije. 2.2.1. Vodljive kompozicije Tehnologija debelog filma se i danas temelji na Ag - i Au - sistemima, iako su razvijene vodljive Cu - paste kao alternacija (skupim) pastama na bazi plemenitih metala. Zbog zaštitne atmosfere, koju zahtjevaju u toku tehno-loškog procesa, Cu - sistemi su skuplji od Ag - odnosno Ag/Pd - sistema. Na cijenu Cu - pasta utječe i činjenica, da se još uvijek proizvode u malim količinama. Bakar ima vrlo dobru električku vodljivost, pa se Cu - kompozicije koriste u višeslojnim strukturama umjesto Au. Ta zamjena rezultira ekonomičnom cijenom produkta. U proteklom su razdoblju mnogo pažnje Cu - kompozicijama posvecivali japanski proizvodači (HIC), koriste ih i proizvodači HIC u USA, ali u Evropi Cu - sistemi jedva da imaju bilo kakovu primjenu. Glavni trend na području TF - materijala odnosi se upravo na povečanje primjene Cu - sistema/4'1 /5/ 2.2.2. Otporničke kompozicije Razvoj otporničkih kompozicija se odvijao od Pd/Ag sistema, preko Ir/Pt do sistema na bazi rutenium oksida. Prvi je sistem, baziran na djelomičnoj oksidaciji paladija, bio izuzetno osjetljiv na variranje tehnološkog procesa. Drugi je tip materijala odbačen, jer su cijene iridija, koji je koristen umjesto Pd/Ag, kontinuirano rasle, pa je sistem izgubio na privlačnosti. Danas su otporničke paste bazirane na ruteniju odnosno njegovim spojevi-ma. Strogo kontroliranim sastavom, velikom čistočom sastojaka i nizom dodataka, uspješno se proizvode otporničke kompozicije, koje nisu pretjerano osjetljive na variranje procesa izrade otpornika. Na ovom području postoji kontinuirani trend u smislu poboljšavanja svojs-tava (stabilnost, TCR), ali uz primjene na AI2O3 ne očekuju se neki veči noviteti. Otporničke kompozicije za AIN - supstrate pokrivaju u ovom času samo uski raspon vrijednosti (1 -100 iM3). Mogu se očekivati promjene u smislu povečanja po-dručja. 2.2.3. Dielektričke kompozicije Dielektričke kompozicije su bazirane na različitim kombinacijama stakla sa posebno odredenim svojstvima. Razvoj na tom području je intezivan. U ovom času u TF - pastama se upotrebljava više od 1000 različitih vrsta stakla; veliki dio u dielektričkim kompozicijama. Nastoji se sagledati i zadovoljiti zahtjeve višeslojnih struktura, kojima nužno gravitira razvoj HIC, da bi se ostvarila što veča gustoča pakiranja. Uz klasične višeslojne strukture, realizirane sukcesivnim nanošenjem i sinteriran-jem niza vodljivih i dielektričkih slojeva, sve se atraktiv-nijim čini t.zv. "Green Tape" sistem. Pojedini slojevi se izraduju separatno na nesinteriranim supstratima i na kraju svi zajedno sinteriraju. Tako se mogu realizirati strukture do 40 slojeva. Postupak je ekonomičniji od izrade klasičnog višeslojnog sistema, jer se loši pojedi-načni slojevi odmah eliminiraju. U ovom času još ne postoje velika iskustva u primjeni "Green Tape" sistema, ali ih eksperti za područje TF - materijala smatraju favoritima za naredni period. Višeslojne sisteme pokušava se ostvariti i kombinacijom različitih tehnika. Na pr. gusto pakirana Cu - vodljiva struktura (linije 50 (im) se realizira platiranjem, a za izradu dielektričkih segme-nata i otpornika koriste se postupci i materijali iz stand-ardnog TF - programa. Takovim i sličnim postupcima pokušava se ostvariti što večatunkcionalna gustoča HIC 23 G. Prajdič: Hibridni integrirani sklopovi u tehnici debelog filma. - snimka aktuelnog stanja i trend na. Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 22 - 26 što je glavni trend na području izrade integriranih sklo- 2.3. Ostali materijali Ekspanzija SMD intenzivirala je razvoj na području lem-nih materijala. Aktivnosti su usmjerene na izradu kompozicija, koje če biti primjerene malim lemnim površinama i novim izvedbama IC, te PCB - supstratima. Nastoji se pronači nove vrste topitelja, koji če so lako uklanjati ili uopče ne če biti potrebno čiščenje sklopa nakon lemljenja. Proizvodači pasta za debeli film nastoje zadovoljiti i zahtjeve u pogledu rezolucije linija (> 40 p), mijenjan-jem reoloških svojstava materijala ili novim pristupom problemu. Tako su razvijeni TF •• materijali, koji se mogu oblikovati fotopostupkom (PCM, Photoformed Ceramic Modules; PCS, Photoformed Ceramic Substrates). PTF sistemi (Polymer Thick Film, sistemi koji kao vezivo sadrže polimerni materijal, a ne staklo poput klasičnih TF - kompozicija) takoder obečavaju mogučnost novih aplikacija u narednom periodu. Prisutan je i trend uvo-denja PTF - pasta na bazi Cu. Takove kompozicije predvidene su za nanošenje na FR 4 materijal. Neki proizvodači pasta imaju razvijen kompletan alternativni sistem za klasične tiskane ploče. Trend na području T F - materijala obuhvača i izradu pasta za posebne namjene. Tu se ubrajaju hibridi snage i mikrovalni sklopovi. U grupu aplikativno specifičnih proizvoda ulaze i paste za senzore, sunčane čelije, membranske tastature i si. 3. TREND NA PODRUČJU AKTIVNIH KOMPONENATA Ako se područje hibridnih integriranih sklopova uzme kao polazna točka, promjene koje se dešavaju u domeni poluvodičkih komponenata treba svesti u dvije kategorije. Prva obuhvača trend vezan uz izvedbe (pakiranje) diskretnih komponenata. Druga se odnosi na primjenu nepakirananih IC. Na području izvedbe poluvodičkih komponenaia u proteklom periodu, kroz gotovo dvije decenije, nrje bilo značajnijih promjena. SO - izvedba (SO, SmairOutline), koja datira iz 1970 godine, koristi se i danas. Za razliku od standardne DIP izvedbe (DIP, Dual-In- Line Package) poluvodičkih komponenata, SO-izvedba ima po prilici u pola manje dimenzije. SO izvedba je u početku podrazumijevala upotrebu polimernog materijala, ali u novije vrijeme je sve veči interes za identičnim pakiranjem uz primjenu keramičkog materijala. Inače u periodu od 1986 do 1995. godine se oče-kuje i registrira povečanje udjela polimernih kučišta u odnosu na keramička i metalna pakiranja IC. SOIC u pravilu uključuje DIL (Dual-ln- Line) koncepciju izvoda. Izvodi mogu imati različite oblike - G (Gull Wing, oblik krila galeba), J (J - Leaded Shape, izvod u obliku slova J). Maksimalan broj izvoda je 28. Komponente s večim brojem izvoda (predvidene za površinsku montažu) dolaza na nosačima čipova (Chip Carriers). Nosači čipova mogu imati vanjske izvode ili su vodljivi segmenti preko kojih se ostvaruje spoj s podlogom dio kučišta. Mogu biti izradeni od polimernog ili keramičkog materijala. U skladu s tim postoje vari-jante: LCCC (Leaded Ceramic Chip Carriers), LLCC (Leadless Chip Carriers), PLCC (Plastic Leaded Chip Carriers). PLCC u pravilu ima izvode u obliku slova J. Prema ElAoptimalan je broj izvoda 18-124. Veči broj izvoda (44 - 300) dozvoljava t.zv. QFP (Quad Flat Pack) izvedbaodnosno PQFP (Plastic Quad Flat Pack). Tako-vo pakiranje je tanje (2.5 - 3.0 mm) i u skladu s tim osjetljivije na termička naprezanja od PLCC (4.4 mm). Sofisticirane izvedbe kao što su MICROPACK, "flip chip", TAB i si. omogučavaju izradu i asembliranje IC s još večim brojem izvoda (500)./8/'/9/ Različite izvedbe komponenata su pračene različitim mehaničkim, fizikalno - kemijskim i ekonomskim efekti-ma. LLCC je na pr. 5 - 10 puta skuplji od PLCC. SOG (Small Outline G - pins) ima robustnu konstrukciju. J -izvodi zahtjevaju manju lemnu površinu od G - izvoda ali je kontrola lemnih spojeva kod takove konfiguracije teš-ka. Fleksibilnost J - izvoda dozvoljava primjenu na različitim podlogama. LLCC zahtjeva veliku podudarnost podloge u pogledu koeficijenata termičke ekspanzije. Pojedine izvedbe su danas u literaturi več vrlo detaljno opisane i medusobno komparirane/107, /11/'/12/| /13/ Povečanje broja izvoda zahtjeva sve veče površine za asembliranje poluvodičkih komponenata. lako minija-turne, SMD izvedbe IC poput LCC ili LLCC zahtjevaju na pr. za ugradivanje više nego 10 puta veču površinu od aktivne površine silicija. Uz geometrijske, pojavljuju se problemi mehaničke i ekonomske prirode. Zato se povečava trend ugradnje nepakiranih čipova. Posebno je izražen na području ASIC-a (Application Specific Integrated Circuit). 4. TREND NA PODRUČJU PASIVNIH KOMPONENATA Industriju pasivnih komponenata unatrag nekoliko godi-na karakteriziraju brze i temeljite promjene. Za ilustraciju situacije detaljnije je obraden segment kondenzatora i otpornika. 4.1. Kondenzatori Najizraženiji momenat u industriji kondenzatora predstavlja proliferacija SMD. Gotovo svi tipovi kondenzatora su sada bez vanjskih izvoda (leadless form). Ima mnogo proizvodača SM keramičkih i tantal kondenzatora, jer se čini da se oni najčešče koriste, ali se mogu dobiti i film kondenzatori u SM - izvedbi. Proizvodači elektrolitskih 24 Informacije MIDEM 21(1991)1, str. 22 - 26 G. Prajdič: Hibridni integrirani sklopovi u tehnici debelog filma - snimka aktuelnog stanja i trend na... kondenzatora takoder nastoje da ostvare SM - verziju i uključe se u novo tržište./14A /15/'/16/ Največi stupanj ekspanzije postigli su višeslojni kera-mički kondenzatori (MLC, MLCC, Multilayer Ceramic Capacitor). Fizičke i električke karakteristike su im več standardizirane; kvalitetni čipovi se mogu dobiti od veli-kog broja proizvodača. Osnovni materijal za izradu ke-ramičkih kondenzatora je BaTiC>2, ali posljednji radovi na tom području pokazuju da bi mu mogao konkurirati niobium oksid sa dva puta večom dielektričkom konstan-tom. Ponuda promjenjivih čip kondenzatora (trimer kondenzatori) je takoder sve veča. Tehnološke inovacije su vezane uz pakiranje. Poboljšanjem svojstava i osigura-vanjem male višine čipa, ta vrsta proizvoda zauzima sve čvršče pozicije na tržištu. Mnogi proizvodači izraduju razne tipove kondenzatora prema specifičnim zahtjevima kupaca (application specific capacitors). Jedna od aplikativno specifičnih domena je mikrovalno područje. Za SM - kondenzatore je karakterističan pravokutni oblik. Najčešče su dimenzije 1206 (3.2 mm x 1.6 mm), slijedi 0805 (2.0 mm x 1.3 mm) i 1210 (3.1 mmx 2.5 mm). Na tržištu se več nalaze i EIA standardi 0630 (1.6 x 0.8 mm) i 0504 (1.2 x 1 mm) iako se te veličine još mnogo ne traže i večina SM - uredaja nije predvidena za takova minijaturna pakiranja. Uz tantal i keramičke čip kondenzatore standardizirani su otpornici s fiksnim i promjenjivim vrijednostima, te otpor-ničke mreže. Za ostale pasivne komponente (induktivi-teti na pr) standardizacija je u toku. Sve komponente s pravokutnom geometrijom koriste isti četveroznamen-kasti kod. 4.2. Otpornici Industrija čip otpornika se oporavlja od stagnacije, koju je u jednom periodu izazvala velika ponuda i imperativ niskih cijena lansiran od strane azijskih proizvodača. Kako otpornici predstavljaju glavni segment tržišta pasivnih komponenata, na njih se odnosi največi napredak u pogledu kvalitete i izvedbe. U domeni hibridnih integriranih sklopova čip otpornici nemaju istu ulogu kao što je imaju u izradi PCB - sklopova, jer je osnovna orijentacija prema otpornicima koji se realiziraju tehnikom debelog (i tankog) filma i postaju integralni dio supstrata HIC. Medu čip otpornicima, kao i kod svih ostalih elektroničkih komponenata preferirana je SM - izvedba. Ostala po-boljšanja se odnose na tolerance i svojstva vodljivih segmenata za lemljenje čipa (termination), te dimenzije/17' SM - otpornici mogu imati dvije konfiguracije. Jedna je več spomenuta, pravokutna. Od pravokutnih čip otpornika najčešče se koristi veličina 1206 (0.125 W). Drugu varijantu predstavljaju cilindrični MELF (MELF, Metal Electrode Face) otpornici. Standardizirani su i preferira- ni na dalekom Istoku, ali potrošnja MELF otpornika se povečava i u drugim regijama. Na tržištu se mogu nači i otporničke mreže (tanki, debeli film), predvidene za površinsku montažu. Izvedbe su različite. Večina proizvodača slijedi preporuke JEDEC-a (Joint Electronic Devices Engineering Council) za aktivne komponente. Proizvodači promjenjivih otpora uključili su se takoder u trend producirajuči cijeli spektar ultratankih minijaturnih trimera u SM -izvedbi. Kao i u industriji kondenzatora, neki se proizvodi izraduju za specijalne namjene. Teže se probijaju na tržištu od standardnih varijanti, ali omogučavaju veču fleksibilnost u projektiranju sklopova. Primjer aplikativno specifičnog produkta predstavljaju otpornici velike snage, otpornici za područje visokih napona, termistori za zaštitu sklopova i si. 4.3. Ostale komponente U svim segmentima na području pasivnih komponenata, aktivnosti su usmjerene na realizaciju SMD. Neke su izvedbe uobičajene, ali se kontinuirano pojavljuju i raz-ličita nova rješenja. Zato je uz generiranje SMD aktuelan proces standardizacije. Kontinuirano se nastoji pobolj-šavati svojstva proizvoda. 5. ZAVRŠNE NAPOMENE Sve promjene koje se dešavaju na području izrade (mikro)elektroničkih sklopova proizlaze iz kontinuiranog nastojanja da se povečaju kompleksnost i brzina rada. Poluvodički sklop, na primjer, u klasičnoj pravokutnoj DIP izvedbi ne može više zadovoljavati zahtjeve. Odnos dužine najmanje i največe vodljive linije iznosi 1 : 8, što izaziva varijacije u prenosu signala. Prenos signala je ugrožen i zbog ukupne dužine vodljivih veza, jer po-večavaju otpor i induktivitet u sistemu. Ti su negativni efekti različiti za različite izvode, što ima daljne negativne posljedice za rad sklopa. Modernim izvedbama IC s reduciranim geometrijama takovi se negativni efekti svode na minimum. Minimalne dužine vodljivih veza neophodne su za os-tvarivanje komunikacije izmedu svih elemenata u sklopu, ne samo na relaciji poluvodički čip - vanjski svijet, iako je zbog sve večeg stupnja integracije funkcija na siliciju, taj momenat apostrofiran. Iz takovih potreba proizlazi imperativ višeslojnih struktura, SM - tehnike, novih izvedbi komponenata i, s pozicija TF - HIC, sve teži zahtjevi na materijale te proces izrade sklopa. LITERATURA 1 . H.Charles, E.Detmer, "High Realibility Thick Film Development Considerations For AIN Substrates," Proc. ISHM 1987, Minneapolis, Minnesota, Sept. 28 - 30, p. 19. 25 G. Prajdič: Hibridni integrirani sklopovi u tehnici debelog filma - snimka aktuelnog stanja i trend na. Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 22 - 26 2 . H.G.Burkhardt, "Reactions and Thick Film Metallisation on AIN Substrates," Proc. ISHM - 89, Hamburg, Germany, May 24 - 26, (4.2). 3 . J.C.Hubert, "Power Hybrid Circuits: The Future Prospects of New Material," 7th European Hybrid Microelectronics Conference, Hamburg, Germany, May 24 - 26, 1989, (6.4). 4. J.Muir, J.R.Williams, "Copper Metallization of Conventional & Alternate Ceramics", Hybrid Microtech 88, Jan. 19 - 20, 1988, London 5. "Dickschichtkupfer - Technologie für hybride Schaltungen bis 10 GHz", Design & Elektronik, 1 - 10. 1. 1988, S. 19. 6. A.L.Eustice, S.J.Horowitz, J.J.Stewart, A.R.Travis, H.T. Sawhill, "Electronic Packaging Using Low Temperature Co - fireable Ceramics," Hybrid Circuit Technology, June 1987, p.9. (Part 1), Jule 1987, p. 15. (Part 2) 7. W.Pearse, "Low Temperature Co-Fired Multilayer Circuitry: The Technology and the Options," Proc. ISHM - 89, Hamburg, Germany, May 24- 26, 1989, (5.7). 8. W.Maiwald, "MICROPACK - Third Generation SMDs", Siemens Comp. XXIII (1988), No.3, p.105. 9. G.L.Ginsberg, "Chip - On - Boards Profits from TAB and Flip -Chip Technology", Electronic Packaging and Production, Sept. 1985. 10. G.Stout, "A Brief Overview of Surface Mountable Components," Hybrid Circuit Technology, March 1989, p. 13. 11. V.Biancomano, "Surface - Mounted Parts Make a Pass at Both Sides," Electronic Design, Jan. 7, 1988, p.33. 12. B.Geisberg, "IC - Gehausebaumformen: heute und morgen," Elektronik 23/ 11.11.1988, S.64. 13. E.Freeman, "Cost, Device Speed, Size, and Reliability Determine the Best Package for an ASIC", EDN, April 30, 1987, p.77. 14. M.Grossman, "Ceramics Reign Supreme Within the Kingdom of Capacitors," Electronic Design, May 1987, p.63. 15. J.Sheref, "Special Report: A Big Cast of SMD Passives Hits Center Stage," Electronics, Feb. 4, 1988. 16. "Product Focus - Passive Components," Electronic Engineering, August 1987, p.46. 17. T.Fleming, "Resistor Chips, Networks and Discrete Resistors," EDN, August 7, 1988. 18. H.Winard, "Surface Mounting Pushes New Designs in Chip Inductors," Electronic Design, March 13, 1989, p.41. 19. G.Prajdic, "Hibridni integrirani sklopovi po narudzbi" E - 5596, INDOK, ETI - Koncar, 1990. Greta Prajdic, dipl.ing. 41000 Zagreb, R. Koncara 73 Prispelo: 08.02.91 Sprejeto: 27.02.91 26 UDK 621.3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991)1, Ljubljana GENERIRANJE SHEME IZ TEKSTOVNEGA OPISA LOGIČNEGA VEZJA S PROGRAMOM SCHEMGEN S. Gruden, M. Leban, B. Zaje KLJUČNE BESEDE: računalniško načrtovanje vezij, integrirana vezja, logična vezja, generiranje shem, SCHEMGEN, računalniški program POVZETEK: Opisali bomo program, ki na osnovi tekstovnega opisa logičnega vezja generira shemo, ki si jo lahko ogledamo na zaslonu ali pa shranimo za nadaljnjo obdelavo. Opisali bomo postopke za razmeščanje simbolov celic in njihovo medsebojno povezovanje. SCHEME GENERATION FROM TEXTUAL DESCRIPTION OF THE LOGICAL CIRCUIT WITH THE PROGRAM SCHEMGEN KEY WORDS: computer aided circuits design, integrated circuits, logic circuits, sheme generation, SCHEMGEN, computer program ABSTRACT: A program for scheme generation from textual description of the logical circuit is described. The resulting scheme can be viewed immediatly or saved for further use. Algorithms for placement and routing of cell symbols are shown. 1 .UVOD Eden od korakov računalniškega načrtovanja integriranih vezij je vnos opisa vezja v računalnik. Opis vezja lahko vnesemo grafično tako, da na zaslon narišemo shemo vezja, ali tekstovno tako, da opišemo vse celice vezja in njihove medsebojne povezave. V drugem primeru imamo shemo vezja narisano samo na papirju ali pa še to ne. Tudi če dobimo tekstovni opis vezja kot rezultat dela katerega drugega programa (programi za minimizacijo logičnih vezij, programi za generiranje vezja iz matematičnega opisa vezja itd.), sheme nimamo nikjer narisane. Le-to pa velikokrat potrebujemo zaradi nepreglednosti tekstovnega opisa vezja. Ročno risanje sheme je posebno za velika vezja zamudno opravilo, pri katerem lahko naredimo veliko napak. Naslednji prispevek opisuje program in postopke za avtomatsko generiranje sheme iz tekstovnega opisa vezja. Program deluje za logična vezja, ki so sestavljena iz standardnih celic. Opisi teh celic morajo biti v knjižnjici, ki jo program prebere na začetku. Program rabi podatke o velikosti in obliki celic ter podatke o vrsti in pozicijah priključkov celic. Priključki se lahko nahajajo na vseh štirih robovih celic. Datoteka z opisom vezja, ki naj ga program nariše, mora vsebovati vrstico, v kateri je ime vezja in imena vozlišč, ki so vhodi in izhodi celotnega vezja. Vsaka celica, ki se nahaja v vezju pa mora imeti svojo vrstico, v kateri je opisan tip celice in vozlišča, kamor so njeni priključki vezani. Program loči tri vrste celic: vhodne, izhodne in aktivne celice vezja. Vhod vhodne celice je zunanji (vhodni) priključek vezja, izhod vhodne celice pa je vezan v vezje. Podobno je izhod izhodne celice zunanji (izhodni) priključek, vhod izhodne celice pa je vezan v vezje. Aktivne celice imajo vse svoje vhode (vsi vhodi morajo namreč biti definirani) in nekatere ali vse svoje izhode vezane v vezje. Izhodi celic med sabo ne smejo biti povezani. Program vse vhodne celice postavi skrajno levo, vse izhodne celice pa skrajno desno na shemi. Aktivne celice vezja porazdeli po nivojih. Povezave, ki povezujejo celice na dveh sosednjih nivojih, postavi v vmesni prostor med tema dvema nivojema, povezave, ki povezujejo celice na bolj oddaljenih nivojih, pa postavi nad ali pod vse celice. 2.OPIS DELOVANJA PROGRAMA Program SCHEMGEN je sestavljen iz treh večjih delov. Prvi del prebere vhodne datoteke (opis vezja in knjižnico elementov). Drugi del programa generira shemo, tretji del pa je namenjen obdelavi dobljenih rezultatov (prikaz sheme na zaslon in tvorjenje izhodne datoteke s podatki o shemi). Glavni del programa SCHEMGEN je drugi del. Ta del sestavljajo podprogrami za določanje nivojev, funkcije za razmestitev celic, funkcije za povezovanje celic med sabo in funkcije za namestitev spojišč na mesta, kjer je to potrebno. 2.1 DOLOČANJE NIVOJEV CELIC Preden celice vezja dejansko razmestimo na določene koordinate, je potrebno določiti nivoje, na katerih se posamezne celice nahajajo. Nivo celic v bistvu pove, kako daleč od izhoda (oz. v katerem stolpcu glede na izhod) se določena celica nahaja. Skrajni levi nivo celic ima številko 0, nivoji pa naraščajo od desne proti levi. 27 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 27 - 33 S. Gruden, M. Leban, B. Zaje: Generiranje sheme iz tekstovnega opisa logičnega vezja s programom SCHEMGEN togimi nivo €@lw il togimi nivo pmezm n togimi nivo celic n-1 Slika 1: Ponazoritev definicije nivojev celic in nivojev povezav Nivo povezav s številko n pa pomeni tisti vmesni prostor (kjer se nahajajo povezave), ki se nahaja med nivojema celic n-1 in n (slika 1). V programu SCHEMGEN so torej nivoji celic definirani tako, da so vse izhodne celice postavljene na nivo 0. Celica, kije bolj oddaljena od izhoda, je na višjem nivoju. Pravilo za določanje nivojev je v grobem tako: Imejmo dve celici. Če vhod prve celice, ki se nahaja na nivoju n, krmili druga celica, potem lahko to drugo celico postavimo na nivo n+1 (slika 2). Za vezja brez povratnih vezav so nivoji celic enolično definirani, medtem ko za vezja s povratnimi vezavami nivoje lahko določimo na več različnih načinov. Tak primer je prikazan na sliki 3. Izhodna celica je na nivoju 0. Po pravilu za določanje nivojev postavimo celico št. 1 na nivo 1 in celico št. 2 na nivo 2. Vhod celice št. 2 pa krmili celica št. 1, ki bi jo zato lahko postavili tudi na nivo 3. nivo n+7 nivo n Slika 2: Določanje logičnih nivojev Da lahko sploh določimo nivoje celic, moramo najprej za vsako vozlišče ugotoviti, katera celica ga krmili. Nivoje nato poiščemo na sledeči način. Začnemo z eno od izhodnih celic, ki jo postavimo na nivo 0. Za en vhod te celice poiščemo krmilno celico in jo postavimo na nivo 1. Nato zopet za en vhod nove celice poiščemo krmilno celico ter jo postavimo na naslednji višji nivo celic. Postopek ponavljamo, dokler ne pridemo do ene od vhodnih celic ali do celice, ki ima nivo že določen. Pri tem smo za vsako celico izkoriščali le po en vhod. Isti postopek rekurzivno ponovimo tudi za ostale vhode celic ter za vse izhodne celice. Problem, da je isto celico mogoče postaviti na različne nivoje, rešimo tako, da celico pač pustimo na tistem nivoju, kamor smo jo prvič postavili. Zatem poiščemo najvišji nivo celic, ki je pri tem nastopil, vsem vhodnim celicam celotnega vezja pa priredimo še za ena višji nivo. Vse vhodne celice se bodo torej nahajale na najvišjem nivoju (skrajno levo na shemi), vse izhodne celice pa na nivoju 0 (skrajno desno na shemi). 2.2 OPIS RAZMEŠČANJA CELIC Ko je določeno, katerim nivojem bodo celice pripadale, je potrebno izračunati še dejanske koordinate, na katerih se bodo celice v shemi nahajale. Celice na skrajnem levem nivoju postavimo na določeno začetno x koordinato. Nivoje postavljamo po vrsti od leve proti desni. Na vsakem nivoju poiščemo najširšo celico, naslednji nivo pa postavimo na desni rob te celice. Nivoje torej postavimo enega poleg drugega, saj zaenkrat še ne vemo, koliko prostora za povezave bomo rabili med celicami. Na posameznih nivojih celice postavimo eno nad drugo. Če ima celica priključke na zgornji ali spodnji strani, je potrebno celice razmakniti za toliko, da naredimo prostor za povezave, ki bodo priključene na te priključke (slika 4, povezava x). Nato celice še uredimo tako, kot so urejene na sliki 5. Nivo z največjo skupno višino postavimo torej na y koordinato izhodišča, vse ostale nivoje pa simetrično glede na linijo, ki teče skozi sredino tega najvišjega nivoja. 28 S. Gruden, M. Leban, B. Zaje: Generiranje sheme iz tekstovnega opisa logičnega vezja s programom SCHEMGEN i i Slika 5: Končna razporeditev celic vezja Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 27 - 33 0 - mdor- 15 H>-i 9 . fGh 7>i j d ~ 8 "" __1 "7 .-ij^-TT io n 14 H>- 13 hH 12 Slika 22: Shema vezja, ki jo je program generiral (opis na sliki 21) MODULE QA QB QC QD .STEVNIK9 RES CLK; BEGIN 16 .AA025 4 5; 9 .AA025 6 8; RESI .IB01C5 RES; 22 .ORQ2 5 21 10; 10 1 2 3 4 5 6 7 8 CLK QD QA QC QB END .AA02 5 1 8; .ORD3 5 16 1 3; .AA03 5 6 2 4; .JK115 22 22 CLK1 RESI; .JK115 9 9 CLK1 RESI; .JK115 8 8 CLK1 RESI; .JK115 15 15 C L K1 RESI; l . IB01C5 CLK; .OB03C5 1 . 0803C5 7 . OB03C5 3 . QB03C5 5 Slika 21: Tekstovni opis vezja na sliki 22 števnik, bi bilo idealno, če bi bili flip-flopi na shemi postavljeni tako, kot si sledijo biti po svoji pomembnosti. Vidimo, da to ne velja. Ne obstaja splošen postopek, po katerem bi lahko računalnik vedno našel tako razporeditev celic, kot si jo želimo mi. Razporeditev je namreč močno odvisna tudi od funkcije vezja. Ta problem bi bilo možno rešiti tako, da bi v programu omogočili, da nekatere celice vezja razmestimo ročno. LITERATURA: /1/ Yehuda Shiran: A Deterministic Approach to Netlist Display, COMP EURO 89, Proceedings of the 3rd Annual European Computer Conference, Hamburg, May 8-12, 1989, str. 5-13 do 5-34. Stanislav Gruden, dipl. ing. Marijan Leban, dipl. ing. prof. dr. Baldomir Zaje, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Tržaška 25, 61000 Ljubljana Prispelo: 08.02.91 Sprejeto: 01.03.91 33 UDK 621.3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991)1, Ljubljana REGULACIJA SINUSNE IZHODNE NAPETOSTI FERORESONANNČEGA TRANSFORMATORJA (I. del) Rafael Cajhen, Andrej Zupane, Janko Nastran, Matija Seliger KLJUČNE BESEDE: feroresonančni transformatorji, regulacija napetosti, izhodna napetost, sinusna napetost, regulacijska vezja, izračun, električne karakteristike, eksperimentalni rezultati POVZETEK: V članku je opisana originalna rešitev regulacije sinusne izhodne napetosti feroresonančnega transformatorja, kar je novost na tem področju. SINUS OUTPUT VOLTAGE REGULATION OF FERRORESONANT TRANSFORMER (part I) KEYWORDS: ferroresonant transformers, voltage regulation, output voltage, sinusoidal voltage, control circuits, design, electrical characteristics, experimental results ABSTRACT: Paper deals with regulation of sinusoidol output voltage of ferroresonant transformer. An original solution is given. 1. UVOD Klasični feroresonančni transformator - stabilizator FRT - ima veliko zelo dobrih električnih lastnosti. V prvi vrsti zelo dobro stabilizira izhodno napetost, dobro zmanjšuje električne motnje, ki se pojavljajo v omrežju zaradi preklopnih pojavov in atmosferskih motenj, je robusten in njegovo obratovanje je zelo zanesljivo. Določene pomankljivosti pa se pokažejo v primeru, ko se zahteva zelo veliko stabilnost izhodne napetosti pri nekoliko večji spremembi frekvence napajalnega izvora (npr. lokalni agregati), večje spremembe vhodne napetosti in pri obremenitvah s kompleksnimi bremeni. Pri kapacitivni obremenitvi je izhodna napetost večja od nazivne izhodne napetosti in obratno pri induktivni obremenitvi pa je izhodna napetost manjša od nazivne. Tudi faktor moči je zelo dober le pri nazivni vhodni napetosti. Pri večji spremembi vhodne napetosti pa se faktor moči bistveno poslabša, posebno pri relativno majhnih obremenitvah feroresonančnega transformatorja. V praksi se je pokazala potreba po feroresonančnem transformatorju, katerega izhodna napetost bi bila nastavljiva in stabilna ter praktično neodvisna od relativno velike spremembe frekvence napajalnega izvora, relativno velike spremembe vhodne napetosti in sekundarnega bremena. Pri tem pa mora imeti izhodna napetost sinusno obliko z minimalnim nelinearnim popačenjem. 2. PREGLED STANJA V SVETU Iz razpoložljivega gradiva tujih člankov smo videli, da so se mnogi avtorji ukvarjali z regulacijo izhodne napetosti feroresonančnega transformatorja. Pri tem so bile dosežene regulacije izhodne napetosti v relativno širokih mejah, vendar so bila nelinearna popačenja izhodne napetosti tako velika, da so bili ti sistemi uporabni le za usmerniške namene. Pritempa so bili doseženi nekateri zelo dobri rezultati glede električnih izkoristkov, faktorja moči itd. Ti sistemi pa niso bili uporabni za napajanje porabnikov, ki zahtevajo sinusno izhodno napetost z minimalnim popačenjem. 3. KLASIČNI ENOFAZNI FERORESONANČNI TRANSFORMATOR Osnovnih principov klasičnih feroresonančnih transformatorjev je veliko. Eden od starejših sistemov je sestavljen iz transformatorja, ki obratuje v nasičenju in ima v seriji z napajalno napetostjo lienarno dušilko s pomožnimi korekcijskimi ovoji. Paralelno izhodu nasičenega transformatorja sta vgrajena filtra za 3. in 5. harmonsko napetost. Skupna kapa-citivnost obeh filterskih kondenzatorjev pa tvori z navit-jem nasičenega transformatorja filter za osnovno frekvenco napajalne napetosti. Nadaljni razvoj feroresonančnih transformatorjev pa je šel v smeri enotne magnetne izvedbe. Tako je ta sistem izdelan iz tristebernega transformatorja z različnim presekom magnetnih stebrov in pripadajoče zračne reže. Princip takega sistema vidimo na sliki 1. Na prvem stebru je navito primarno navitje Ni in korekcijsko navitje 34 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 34 - 41 R. Cajhen, A. Zupane, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega.. 1 vh1' Slika 1: Osnovni princip enofaznega FRT Nž. Na srednjem stebru sta naviti sekundarni navitji N3 in N4. Ta steber obratuje v nasičenju. Navitje na tretjem stebru N5 ima vlogo filterskega navitja. V seriji z navitji N3, N4 in Nsje priključen kondenzator C, ki tvori z drugim stebrom resonanco za osnovno frekvenco. Prav tako pa učinkuje ta kondenzator kot filter za tretjo harmonsko napetost skupaj z navitjem N5. Sekundarna izhodna napetost UiZh se inducira v navitju N3. Ta je običajno za cca 10 % večja od nazivne izhodne napetosti, ker je navitje N3 vezano v seriji s korekcijskim navitjem N2, ki je vezano v protifazi. Osnovni parametri za dimenzioniranje feroresonančnega transformatorja so: vhodna napetost UVh, izhodna napetost Uizh, izhodna moč in frekvenca napajalnega izvora. Pri samem dimenzioniranju pa je osnova moč resonančnega kroga. Tako mora biti nazivna moč kondenzatorja, ki je enaka moči resonančnega navitja, približno 2,5 do 4-krat večja od nazivne izhodne moči transformatorja. S tem se doseže dobro stabilizacijo izhodne napetosti in dovolj majhno nelinearno po-pačenje izhodne napetosti. Ker je moč resonančnega kroga relativno velika bi morala biti kapacitivnost kondenzatorja velika, če naj bi bil ta priključen neposredno na navitje N4. Če pa priključimo v serijo z navitjem N4 še navitje N3, se napetost na drugem stebru zelo poveča, s tem pa se hkrati bistveno zmanjša potrebna kapacitiv- nost kondenzatorja. Ta se manjša s kvadratom porasta sekundarne napetosti. Navitje N2 na primarnem stebru služi za popravljanje izhodne napetosti zaradi spreminjanja vhodne napetosti in bremena, ki bi v obratnem primeru vplivala nekoliko na stabilnost izhodne napetosti. 4. PRINCIP REGULACIJE IZHODNE NAPETOSTI Na osnovi študija in eksperimentalnih predpoizkusov se je porodila zamisel, da je mogoče spreminjati velikost izhodne napetosti le s spreminjanjem gostote magnetnega polja v resonančnem stebru, ki normalno obratuje v nasičenju. To pa je mogoče doseči s pomočjo pomožne izmenične sinusne napetosti, ki vpliva neposredno na magnetno gostoto resonančnega stebra feroresonančnega transformatorja. V prvem primeru je bila uporabljena omrežna napetost 220 V. Med navitje resonančnega stebra in omrežno napetostjo je bila priključena dušilka Lx. Velikost dušilke Lx je vplivala na magnetno gostoto resonančnega stebra. Pri tem je iz resonančnega navitja tekel v omrežje kapacitivni tok. Pri relativno majhnih vrednostih induk-tivnosti dušilke je bil tok skozi dušilko približno enak vsoti toka skozi kondenzator in toka skozi resonančno navitje. 35 R. Cajhen, A. Zupane, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 34 - 41 sinusne izhodne napetosti feroresonančnega.._ Slika 2: Princip regulacijskega vezja Pri relativno velikih induktivnostih pa je bil tok kondenzatorja približno enak toku skozi dušilko Lx in toku skozi resonančno navitje N3 in N4. Pri neki določeni induktiv-nosti dušilke Lx pa je bil tok dušilke približno enak kondenzatorskemu toku. Tok skozi resonančno navitje pa je bil minimalen. Iz tega sledi, da je pri majhnih vrednostih induktivnost Lx imela glavni vpliv na magnetno gostoto resonančnega kroga pomožna, omrežna napetost. Pri večjih induktivnostih pa je imela bistveni vpliv napetost resonančnega navitja. Izhodna napetost se je v obeh primerih spreminjala v relativno širokih mejah (glejtabelo I). Pri majhnih vrednostih induktivnosti dušilke Lx ni bilo resonančnega efekta, pri večjih vrednostih pa je ostala resonanca feroresonančnega transformatorja. navitju UCxje enaka napajalni napetosti na krmilni dušilki Lx, ki ga povzroča krmilni tok lx UCx= Ux= l/13 + lx -oo ■ Lx Napetost Ucx je enaka omrežni napetosti U13 takrat, kadar je induktivnost krmilne dušilke enaka nič (Lx = 0.) Ko izberemo želeno napetost na resonančnem krogu Ucx (ta je v našem primeru Ucx = 2.Us,9, oz. približno dvakrat večja od izhodne napetosti 2.(Ub + 20 V)), izračunamo iz osnovne enačbe ustrezno gostoto B. Ucx ■ V2 Ai 1 ■ Nc ■ co (T) 5. DIMENZIONIRANJE ELEMENTOV,PRI KRMILJENJU IZHODNE NAPETOSTI Ub Osnova za izračun krmilnih pogojev je magnetilna B, H karakteristika klasičnega feroresonančnega transformatorja in to karakteristika II. stebra z resonančnim navitjem. Pri tem nastane vprašanje, kako je mogoče že vnaprej določiti velikost krmilnega toka lx, oz. velikost krmilne dušilke Lx. V idealiziranih pogojih veljajo naslednje zakonitosti. Pri dimenzioniranju izhajamo Iz kondenza-torske napetosti Uc. Želena napetost na resonančnem Iz magnetilne B,H karakteristike odčitamo za izračunano magnetno gostoto B pripadajočo magnetno poljsko ja-kost H. S tem pa lahko določimo odgovarjajočo krmilno poljsko jakost Hx. Ta je podana z razliko med maximalno poljsko jakostjo Hsat (pri B = 2,15T) in odčitano poljsko jakostjo Ho. Hx=Hsa,-Ho (A/m) To je tista vrednost magnetne poljske jakosti, ki jo mora ustvariti tok lx pomožnega navitja v resonančnem stebru. Magnetna poljska jakost Hsat je določena z nasičenjem magnetne gostote B. Iz poljske jakosti Hx in dolžine 36 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, str. 34 - 41 R. Cajhen, A. Zupane, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega.. magnetne poti iFe ter število ovojev resonančnega navit-ja No izračunamo krmilni tok lx. Ix Hx ■ iFe Nc (A) Iz napetosti Ux in impedance "Z" lahko izračunamo razliko navideznega toka la. /a Ux Z (maximalni tok lx sledi iz Hx = 5000A/m, lsat« 19A). Iz napetosti UCx lahko izračunamo velikost kapacitivne-gatoka. Ic = UCx- co • C Prav tako lahko izračunamo tudi razliko med kapacitiv-nim in krmilnim tokom lx. dl=lx-lc Iz razlike tokov dl lahko sedaj izračunamo navidezno impedanco, kot bi jo imel v tem primeru navidezni odvisno j vrrm modul izuouau Vod f 5 o VME Vod t I o I/O IT DIU d l g . vh modu ) DI OLJ vh.^lzh. ------ j. Ldl^modJ !•••""( 1 7 12 32 16 vh. 16 lih, loglinl v*x>od 1 In 1 RDC 12b x 16 fCHIi_HI | y][TT .... jUL... Dne I2b x 16 SOJVO T-50 - «M °C fwcHCio«.m a.fOJTHt vuniLl Slika 1: Blokovna shema mikroračunalniškega krmilja ČLOVEK " UPORHBNIK] fTtiKRTivfii na. PROGRPMSKfl C*wm [ Interpk —4azurcaipkj i Inltpk J^------f~«y«go ] St«rtnl proent —------------prog | »dipk | f)ft SISTOISKI DEL IT H" r.gUi 1 T prltpret c 1 ock uak.up £fp}-[nrfpdrv j DRIVCR [" 16645 crtj CESKRIPTCR Slika 2: Nivojska zgradba programske opreme 43 J. Pogorele, M. Clgrovski, B. Premzel: Mikroračunalniško krmilje stroja za brizganje plastičnih mas _ Informacije MIDEM 21 (1991)1, str. 42 -45 2.2. Programska oprema krmilnega sistema Na sliki 2 je prikazana nivojska zgradba programske opreme krmilnika stroja za brizganje plastičnih mas. Sistemski del programske opreme predstavlja skupaj z aparaturno opremo mikroračunalnika virtualni računalnik. Število modulov v tem delu je minimalno potrebno za funkcioniranje aplikacije. Na kratko opišimo te module: - "moni" je monitorski program, ki vzpostavi operacijski sistem; - "kernel" je jedro operacijskega sistema, ki upravlja sredstva računalnika in razvršča procese; - "init" je sistemski podatkovni modul s podatki za konfiguracijo operacijskega sistema; - "scf" je nadzorni program serijskih kanalov; - "¡6845" je driverski program, ki podpira komunikacijo prek konzole sistema (video izhodni vmesnik za monitor in posebno tipkovnico, priključeno prek serijskega kanal); - "crt" je deskriptorski modul s konfiguracijskimi podatki za inicializacijo konzole; - "mfpdrv" je driverski program serijskega kanala RS232 s komunikacijskim vmesnikom MK 68901 -MFP; - "mfp" je deskriptorski modul s konfiguracijskimi podatki za inicializacijo serijskega komunikacijskega kanala RS232; - "¡ura 68901" - sistemski modul (driver) ure realnega časa, ki ima pridružena še aplikativna podprograma "extqpk" in "pritpret". Aplikativni del programske opreme je sestavljen iz modulov, ki tečejo v uporabniškem načinu delovanja 68010. Prosto programirani sistem (programirani logični krmilnik) je sestavljen iz treh programskih modulov: "initpk" (inicializacija podatkovne strukture, "interppk" (interpreter logičnih ukazov), "azurcaspk" (ažuriranje časovnikov) ter iz podatkovnega modula s tabelo ukazov aplikativnega programa prosto programiranega sistema. Procesa "interppk" in "azurcaspk" se izvajata periodično na vsakih 100 ms. - "regul" je proces za digitalno regulacijo 8 temperatur. Uporabljen je algoritem dvopoložajnega regulatorja s povratno zanko, ki ima podobne odzive kot PID regulator.'2' Kot aktuatorji za vklapljanje grelcev so uporabljeni elektronski releji (SSR). - "run" je proces, ki omogoča interaktivno komunikacijo človek-stroj prek sistemske konzole. Med vsemi procesi ima najnižjo prioriteto, saj ima tudi majhne časovne zahteve. Uporabnik ima možnost spremljanja odvijanja procesa in možnost spreminjanja tehnoloških ali strojnih parametrov glede na položaj ključa. Glede natehnološke zahteve pozicionirne enote polžne-ga vijaka (hitrost pomika 80 mm/s, ponovljivost 0,1 mm) se mora programska naloga za krmiljenje pritiskov in pretokov "pritpret" izvajati periodično vsakih 2,5 ms. Ker je časovni korak operacijskega sistema 10 ms, smo omenjeni podprogram priključili k driverskemu programu za uro realnega časa ("iura 68901"). Večina programov je bila zaradi časovne kritičnosti kodirana v zbirnem jeziku za mikroprocesor MC 68010 z izjemo procesa "run", ki je bil kodiran v C-jeziku. Slednji je tudi daleč najobsežnejši in najkompleksnejši program. Poudariti velja, da je kodiranje tehnološkega dela programa (nadzor logičnih binarnih vhodov, krmiljenje binarnih izhodov, časovnikov in števnikov) povsem ločeno od ostale programske opreme in da se v ta namen uporablja PLC programski jezik (v mnemonični obliki). Tako lahko dele programov, ki so vezani na specifiko aplikacije stroja načrtuje tehnolog, ki problematiko najbolje pozna. Vnašanje PLC programov poteka na osebnem računalniku PC/AT ali pa na mikroračunalniškem razvojnem sistemu. 3. ZAKLJUČEK Procesna moč današnjih 16 in 32-bitnih komercialnih mikroprocesorjev je tako velika, da lahko v mnogih aplikacijah realnega časa uporabimo komercialni operacijski sistem, ne da bi to bistveno vplivalo na zakasnitev odzivov na zunanje dogodke. Prednosti so predvsem v tem, da imajo ti operacijski sistemi orodja za razvoj in preizkušanje programov ter da podpirajo delo z datotekami na diskovnih enotah, tračnih enotah in podpirajo lokalne računalniške mreže. Operacijski sistem skupaj z aparaturno opremo mikroračunalnika predstavlja virtualni računalnik. Razvijalec ima tako vrsto prednosti pri načrtovanju in testiranju programske opreme, saj mu ni potrebno posebej sestavljati programov za vzbujanje procesov v določenih časovnih presledkih in za izpise ter vpise prek standardne vhodno/izhodne enote. Pomembna prednost je tudi, da je programska oprema modularna in je zato možno vsako programsko nalogo (proces) do določene mere že preizkusiti na razvojnem sistemu. Stroj za izdelavo dvobarvne plastične obutve, ki deluje na principu vrtljive mize z 12 kalupi in dveh enot za brizganje, je s stališča upravljivosti zelo zahtevna naprava, saj je potrebno obdelovati množico raznovrstnih informacij in hkrati skrbeti za ustrezen dialog s tehnologom. Te naloge uspešno opravlja procesni mikroračunalnik s 16-bitnim mikroprocesorjem 68010 in modularno programsko opremo, ki teče pod operacijskim sistemom OS-9/68000. Celotna programska oprema (sistemski moduli OS-9/68000, aplikativni moduli, PLC program) je bila v končni fazi naložena v EPROM integrirana vezja in obsega približno 180 k zlogov. Tako predstavlja mikroračunalniško krmilje elektronski sestav, ki je sestavni del stroja za brizganje plastičnih mas. 44 Informacije MIDEM 21 (1991)1, str. 42 -45 J. Pogorele, M. Cigrovski, B. Premzel: Mikroračunalnlško _krmilje stroja za brizganje plastičnih mas Projekt izdelave prototipa mikroračunalriiškega krmilja stroja za brizganje plastičnih mas je naročil kombinat Belišče - Tovarna strojev v Iskri Avtomatiki, le-ta pa je zasnovo programske opreme in realizacijo določenih programov naročila na Tehniški fakulteti, VTO ERI. Prvi prototip stroja skupaj z opisanim krmiljem je Tovarna strojev iz Belišča predala naročniku Jugoplastiki iz Splita v letu 1987. Stroj je bil namenjen za izdelavo dvobarvne plastične obutve (gumijasti škornji). Po razpoložljivih informacijah stroj še vedno uspešno deluje, medtem pa je Iskra Avtomatika opremila še tri stroje s podobnimi krmilji in sicer za izdelavo gumijastih plavuti in škornjev. Pri realizaciji projekta so iz Iskre Avtomatike sodelovali: dr. Anton Čižman, dipl.ing., Srečo Klančar, dipl.ing., Tomaž Pelko, dipl.ing., Igor Jamšek, dipl.ing. in Gregor Topole, dipl.ing.. 4. LITERATURA (1) P. D. Lawrence, K. Mauch: Real - Time Microcomputer System Design, McGraw-Hill, 1987 (2) J. Pogorele, B. Premzel, K. Jezemik: Mikroprocesorski dvopo-ložajni regulator, MIPRO, Opatija 1987 (3) Microware: OS-9/68000 Operating System Technical Manual, 1987 (4) B. Premzel: Operacijski sistemi za delo v realnem času za družino MC680xx 16/32 bitnih mikroprocesorjev, Informática 87, Nova Gorica (5) K. Jezernik in soavtorji: Mikroračunalnike regulacije realnega časa, poročilo o delu za URP Sistemi avtomatike in obdelava podatkov, Tehniška fakulteta VTO ERI, Maribor 1988 (6) VME bus - Systeme in Echtzeit - Applikationen, Elektronik 1986/20, str. 34-38 mag. Janez Pogorele, dipl.ing. mag. Matjaž Cigrovski, dipl.ing. mag. Branko Premzel, dipl. ing. Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta, VTO Elektrotehnika, računalništvo in informatika Smetanova 17, 62000 Maribor Prispelo: 12.02.91 Sprejeto: 27.03.91 45 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM iN DRUGIH INSTITUCIJ DELO MEDNARODNE ELEKTROTEHNIŠKE KOMISIJE (IEC) NA PODROČJU ZANESLJIVOSTI V okviru Mednarodne elektrotehniške komisije je za obravnavo zanesljivosti in sorodnih problemov ter za izdelavo ustreznih mednarodnih standardov zadolžen tehniški komite TC 56: Zanesljivost in vzdrževalnost, ki je doslej izdelal 13 standardov: IEC 271: List of basic terms, definitions and related mathematics for reliability IEC 300: Reliability and maintainability management IEC 319: Presentation of reliability data on electronic components (or parts) IEC 362: Guide for the collection of reliability, availability, and maintainability data from performance of electronic items IEC 409: Guide for the inclusion of reliability clauses into specifications for components (or parts) for electronic equipment IEC 410: Sampling plans and procedures for inspection by attributes IEC 419: Guide for inclusion of lot-by-lot and periodic inspection procedures in specification for electronic components (or parts) IEC 605: Equipment reliability testing: Part 1: General requirements Part 2: Guidance for the design of test cycles Part 3: Preferred test conditions Part 4: Procedures for determining point estimates and confidence limits for equipment reliability deteremination tests Part 5: Compliance test plans for success ratio Part 6: Test for the validity of a constant failure rate assumption Part 7: Compliance test plans for failure rate and mean time between failures assuming constant failure rate IEC 706: Guide on maintainability of equipment: Part 1: Introduction, requirements and maintainability programme Part 2: Maintainability studies during the design phase Part 3: Verification and collection IEC 812: Analysis techniques for system reliability - Procedure for failure mode and effects analysis (FMA) IEC 863: Presentation of reliability, mainainability and availability predictions IEC 1014: Programmes for reliability growth IEC 1025: Analysis techniques for system reliability - Fault tree analysis (FTA) V okviru večjezičnega Mednarodnega elektrotehniškega slovarja, ki ga pripravlja tehniški komite TC 1: Terminologija v sodelovanju s specializiranimi tehniškimi komiteji, v konkretnem primeru s TC 56 pa je bilo obdelano poglavje 191 in izšlo kot standard: IEC 50(191) International Electrotechnical Vocabulary - Chapter 191: Dependability and quality of service. Obseg teh standardov presega 800 strani, v pripravi pa je vrsta novih standardov, ki bodo obravnavali predvsem naslednje: - preskušanje zanesljivosti izdelkov, - vzdrževanje in načrtovanje logistike vzdrževanja, - tehnike analize zanesljivosti sistemov, - modeli rasti zanesljivosti in metode ocenjevanja, - diagnostično preskušanje, - uporaba tehnik Markova, - preskušanje z vidika razpoložljivosti, - vodenje zanesljivosti in vzdrževalnosti programske opreme, - metode preskušanja programske opreme, - večanje zanesljivosti programske opreme, - mehanizmi odpovedi programske opreme, - človeški vidiki zanesljivosti, - napovedovanje zanesljivosti elektronskih komponent, - zahteve in smernice za analizo tehnoloških tveganj. Čeprav je bila temeljna naloga tega komiteja reševanje zadevne problematike električnih in zlasti elektronskih naprav in njihovih delov, se je zlasti v zadnjih letih pokazalo, da so izdani standardi neposredno ali posredno uporabni tudi za druge izdelke, ki so sicer predmet tehniških komitejev Mednarodne organizacije za standardizacijo (ISO). Hkrati pa je postalo delo tehniških komitejev ISO/TC 176: Zagotavljanje kakovisti in ISO/TC 69: Uporaba statističnih metod pomembno tudi na elektrotehniškem področju, kjer je treba opozoriti na standarde serije ISO 9000, ki obravnavajo zagotavljanje kakovosti. Zato sta akcijski komite IEC in tehniški upravni odbor ISO lani sklenila, da se formira mešana koordinacijska skupina za kakovost, zanesljivost in statistiko 46 Informacije MIDEM 21 (1991)1, str. 42 -45 J. Pogorele, M. Cigrovski, B. Premzel: Mikroračunalniško _krmilje stroja za brizganje plastičnih mas Projekt izdelave prototipa mikroračunalniškega krmilja stroja za brizganje plastičnih mas je naročil kombinat Belišče - Tovarna strojev v Iskri Avtomatiki, le-ta pa je zasnovo programske opreme in realizacijo določenih programov naročila na Tehniški fakulteti, VTO ERI. Prvi prototip stroja skupaj z opisanim krmiljem je Tovarna strojev iz Belišča predala naročniku Jugoplastiki iz Splita v letu 1987. Stroj je bil namenjen za Izdelavo dvobarvne plastične obutve (gumijasti škornji). Po razpoložljivih informacijah stroj še vedno uspešno deluje, medtem pa je Iskra Avtomatika opremila še tri stroje s podobnimi krmilji in sicer za izdelavo gumijastih plavuti in škornjev. Pri realizaciji projekta so iz Iskre Avtomatike sodelovali: 4. LITERATURA (1) P. D. Lawrence, K. Mauch: Real - Time Microcomputer System Design, McGraw-Hill, 1987 (2) J. Pogorele, B. Premzel, K. Jezernik: Mikroprocesorski dvopo-ložajni regulator, MIPRO, Opatija 1987 (3) Microware: OS-9/68000 Operating System Technical Manual, 1987 (4) B. Premzel: Operacijski sistemi za delo v realnem času za družino MC680xx 16/32 bitnih mikroprocesorjev, Informática 87, Nova Gorica (5) K. Jezernik in soavtorji: Mikroračunalniške regulacije realnega časa, poročilo o delu za URP Sistemi avtomatike in obdelava podatkov, Tehniška fakulteta VTO ERI, Maribor 1988 (6) VME bus - Systeme in Echtzeit - Applikationen, Elektronik 1986/20, str. 34-38 dr. Anton Čižman, dipl.Ing., Srečo Klančar, dipl.Ing., Tomaž Pelko, dipl.ing., Igor Jamšek, dipl.ing. in Gregor Topole, dipl.ing.. mag. Janez Pogorele, dipl.ing. mag. Matjaž Cigrovski, dipl.ing. mag. Branko Premzel, dipl. ing. Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta, VTO Elektrotehnika, računalništvo in informatika Smetanova 17, 62000 Maribor Prispelo: 12.02.91 Sprejeto: 27.03.91 45 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana PRIKAZ! DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ DELO MEDNARODNE ELEKTROTEHNIŠKE KOMISIJE (IEC) NA PODROČJU ZANESLJIVOSTI V okviru Mednarodne elektrotehniške komisije je za obravnavo zanesljivosti in sorodnih problemov ter za izdelavo ustreznih mednarodnih standardov zadolžen tehniški komite TC 56: Zanesljivost in vzdrževalnost, ki je doslej izdelal 13 standardov: IEC 271: List of basic terms, definitions and related mathematics for reliability IEC 300: Reliability and maintainability management IEC 319: Presentation of reliability data on electronic components (or parts) IEC 362: Guide for the collection of reliability, availability, and maintainability data from performance of electronic items IEC 409: Guide for the inclusion of reliability clauses into specifications for components (or parts) for electronic equipment IEC 410: Sampling plans and procedures for inspection by attributes IEC 419: Guide for inclusion of lot-by-lot and periodic inspection procedures in specification for electronic components (or parts) IEC 605: Equipment reliability testing: Part 1: General requirements Part 2: Guidance for the design of test cycles Part 3: Preferred test conditions Part 4: Procedures for determining point estimates and confidence limits for equipment reliability deteremination tests Part 5: Compliance test plans for success ratio Part 6: Test for the validity of a constant failure rate assumption Part 7: Compliance test plans for failure rate and mean time between failures assuming constant failure rate IEC 706: Guide on maintainability of equipment: Part 1: Introduction, requirements and maintainability programme Part 2: Maintainability studies during the design phase Part 3: Verification and collection IEC 812: Analysis techniques for system reliability - Procedure for failure mode and effects analysis (FMA) IEC 863: Presentation of reliability, mainainability and availability predictions IEC 1014: Programmes for reliability growth IEC 1025: Analysis techniques for system reliability - Fault tree analysis (FTA) V okviru večjezičnega Mednarodnega elektrotehniškega slovarja, ki ga pripravlja tehniški komite TC 1: Terminologija v sodelovanju s specializiranimi tehniškimi komiteji, v konkretnem primeru s TC 56 pa je bilo obdelano poglavje 191 in izšlo kot standard: IEC 50(191) International Electrotechnical Vocabulary - Chapter 191: Dependability and quality of service. Obseg teh standardov presega 800 strani, v pripravi pa je vrsta novih standardov, ki bodo obravnavali predvsem naslednje: - preskušanje zanesljivosti izdelkov, - vzdrževanje in načrtovanje logistike vzdrževanja, - tehnike analize zanesljivosti sistemov, - modeli rasti zanesljivosti in metode ocenjevanja, - diagnostično preskušanje, - uporaba tehnik Markova, - preskušanje z vidika razpoložljivosti, - vodenje zanesljivosti in vzdrževalnosti programske opreme, - metode preskušanja programske opreme, - večanje zanesljivosti programske opreme, - mehanizmi odpovedi programske opreme, - človeški vidiki zanesljivosti, - napovedovanje zanesljivosti elektronskih komponent, - zahteve in smernice za analizo tehnoloških tveganj. Čeprav je bila temeljna naloga tega komiteja reševanje zadevne problematike električnih in zlasti elektronskih naprav in njihovih delov, se je zlasti v zadnjih letih pokazalo, da so izdani standardi neposredno ali posredno uporabni tudi za druge izdelke, ki so sicer predmet tehniških komitejev Mednarodne organizacije za standardizacijo (ISO). Hkrati pa je postalo delo tehniških komitejev ISO/TC 176: Zagotavljanje kakovisti in ISO/TC 69: Uporaba statističnih metod pomembno tudi na elektrotehniškem področju, kjer je treba opozoriti na standarde serije ISO 9000, ki obravnavajo zagotavljanje kakovosti. Zato sta akcijski komite IEC in tehniški upravni odbor ISO lani sklenila, da se formira mešana koordinacijska skupina za kakovost, zanesljivost in statistiko 46 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana (QDS), ki jo sestavljajo predsedniki in sekretarji vseh treh komitejev. Ta je dobila naslednje naloge: - določiti predmete, ki so bistveni za standardizacijo s področja kakovosti in zanesljivosti, - pregledati programe dela IEC/TC 56, ISO/TC 176 in ISO/TC 69 in tako ugotoviti morebitna prekrivanja v programu, oz. morebitne spregledane naloge, - po potrebi predlagati spremembe delovnih programov omenjenih komitejev. Naposled je treba še omeniti, da so v angleščini uvedli izraz dependability kot skupni izraz za reliability, maintainability in maintenance support, kar bomo morali upoštevati tudi pri naši terminologiji s tega področja. prof. France Mlakar, dipl. ing. podpredsednik IEC Streliška 5 61000 Ljubljana CHARACTERIZATION OF SURFACES AND THIN FILMS BY STATE OF THE ART PLASMOS ELLIPSOMETERS GENERAL Eliipsometry is an optical characterization technique that is used to analyze and measure elliptically polarized light. By analyzing the light, reflected from different optical media, surface optical constants, thin film optical constants, thickness and composition can be determined. An ellipsometer consists of a set of optical polarizing devices through which the light propagates. A typical set of an ellipsometer arrangement is shown in figure 1. A collimated monochromatic light passes through a rotable polarizer (P) and compensator (C) onto the surface (S) of the sample. The modified state of the polarization, after the interaction with the sample, is analyzed by a rotable analyzer (A) which then is detected with the light detector (D). From the angular settings of polarizer, analyzer and the compensator, it is possible to calculate the values of the optical system which are represented by the ellipsometric angles PSI and DELTA of the optical reflectance. Figure 2. shows the angles PSI and DELTA in cartesian coordinates of an air-film silicon wafer system at an incidence angle of 70 degrees for a wavelength of 632.8 nm. The parameter is the film refractive index. Application of Snell's law and Fresnel's equations relates PSI and DELTA to thickness and refractive index of both the film and substrate. APPLICATIONS OF ELLIPSOMETRY Eliipsometry is quite versatile and has the following applications in R&D or industry: 1. Solid state device technology: □ gate and field oxides □ interlayer dielectrics □ dielectric or semi-insulating layers for passivation 2. Solar energy technology: □ absorbing layers like amorphous silicon or PbS □ interference layers Otlu Figure 4: The ellipsometric angles PSI and DEL TA as functions of the angle of incidence (degrees) for reflection at an air/gold Interface, X = 546.1 nm, n = 4.05- ¡0.028 linearly polarized and no evaluation is possible at this point. z LU CC cc a. o_ cr 4 ,8 4 .4 4 .0 3.6- 3.2- 2 .8- 2.4 2 .0 o GLASS SILICON \V V s \ \ ^ v \ ^ x \ ^ \ \ \ v \ \ \ \ \ \ \ \ \ V \ \ \ \ X \ \ \ \ o ... -c S \ * 0 100 200 300 400 500 600 SURFACE ROUGHNESS. A Figure 5: Real part of the apparent complex refractive index (n - ik) of a perfectly smooth substrate that is equivalent to rough glass and silicon surfaces. The surface roughness, which ranges from 0 -50 nm is assumed to have three topologies: (1) triangular ridge (-......), (2) square ridge (------), and (3) pyramid (- —) models. With increasing absorption of the substrate material, the edges of the curves become more and more smooth as it is seen in figure 4. where PSI and DELTA are displayed for air - gold interface. Influence of surface roughness As shown in figure 5., the refractive index decreases with increasing surface roughness. So, one of the most important premises for accurate ellipsometric measurements is the perfect flatness of the samples. Sensitivities of reflection coefficient, PSI and DELTA According to the theory, the reflection sensitivity factors for the ellipsometric quantities R (reflection coefficient), PSI and DELTA can be defined. If these sensitivity factors are plotted against the angle of incidence, it becomes evident that for all quantities, the sensitivities show a maximum at the Brewster angle. So, as a rough rule, the angle of incidence should always be set close to the Brewster angle. Tables of optical constants Selection of tables with the optical constants of different materials for different wavelengths is given. Especially the absorption factor k is of great interest because it determines the maximum thickness that can be measured of a film of that particular material. The higher the k, the smaller the maximum thickness to be measured. Using a longer wavelength reduces the absorption of many materials as can be seen in the tables. The wavelength of 632.8 nm is produced by a HeNe laser, all other wavelengths are produced by laser diodes. 50 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana Table 3: Optical Constants 632.8 nm 790 nm 850 nm 1300nm MATERIAL n k n k n k n k OPTICAL CONSTANTS OF DIELECTRICS Si02 1,457 0.000 Si3N4 2.000 0.000 Pos.resist 1.640 0.000 ai2o3 1.750 0.000 C 2.400 0.000 2.400 0.000 7.000 0.000 SiO 1.900 0.005 1.900 0.001 1.870 Ti02 2.600 2.800 2.500 LiF 1.390 0.000 1.390 0.000 1.380 0.000 NaCI 1.540 1.530 0.000 1.530 OPTICAL CONSTANTS OF METALS Ni(bulk) 2.00 3.700 3.10 6.00 to 2.10 4.00 Niob(bulk) 2.50 2.50 AI 1,39 1.5 1.25 13.0 to 1.51 7.00 Au 0.17 3.10 0.42 8.50 (0.37) (2.80) Fe 3.05 3.10 W 3.65 2.90 3.15 4.40 Ti 1.66 3.4 OPTICAL CONSTANTS OF SEMICONDUCTORS c-si 3.85 0,020 3.70 0.007 3.50 0.000 to 3.88 0.018 a-Si 3.00 0.040 3.90 0.170 3.50 0.020 to 6.00 0.500 Ge 5.00 1.800 4.70 0.300 4.30 0.074 to 5.50 0.700 Poly Si 4.05 0.050 GaAs 3.85 0.200 3.68 0.087 3.41 0.00 InP 3.53 0.300 3.46 0.200 3.20 CdTe 2.90 0.200 0.160 2.77 OPTICAL CONSTANTS OF LIQUIDS Water 1.33 0.00 Cedar oil 1.52 0.00 51 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana Periods of thickness The periodicity of PSI and DELTA is the reason for the fact that each pair of values stands for an infinite number of thickness values that are determined by adding a constant" thickness periods " to the initially calculated thicknesses. These" thickness periods" depend as well on the wavelengths, the refractive index of the film, as on the angle of incidence. Table 4.: the thickness periods for a fixed wavelength of X = 632.8 nm at different refractive indeces vs. the angle of incidence. The periods increase with increasing angle of incidence and with decreasing refractive index. n 50 deg. 60 deg. 70 deg. nm 1.3 3012 3263 3522 1.4 2700 2876 3049 1.5 2453 2583 2706 1.6 2252 2352 2443 1.7 2084 2163 2233 1.8 1942 2005 2061 1.9 1819 1871 1915 2.0 1712 1755 1792 2.1 1618 1654 1685 2.2 1534 1565 1591 2.5 1329 1349 1366 3.0 1090 1102 1111 3.5 926 933 938 4.0 806 810 814 4.5 714 717 719 5,0 640 643 644 5.5 581 583 584 6.0 532 533 534 PLASMOS SD ELLIPSOMETER SERIES As can be seen from figure 6., the SD type layer thickness measurement systems cosist of the following main components: - system frame with adjustable feet (mandatory only for SD 2000, optional for all other systems) - optical measurement unit (ellipsometer optics) - sample stage - slide in control unit for optical measurement unit and sample table (only SD 2000) - flowbox The system frame is manufactured from clean room compatible square stainless steel girders with inlaid perforated stainless steel sheet metal. Tables of maximum thicknesses The maximum thickness to be measured with thin films depends on different parameters and can therefore only be quoted very roughly. The values in the tables shown below are calculated with the absorption formula: I = b ■ exp (An ■ 2d/(2 ■ cos0)) where d is the film thickness and the length I of the way the light passes through the film has been replaced by 2d = /■ cos0 or determined empirically for 0.01 > k > 0 and may, therefore, differ considerably from those measured in other places. O I I . i-:□ I O a j L i-- I - i © □ — u Figure 7: SD stainless steel frame and its elements ."H . 1 3 52 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana Table 5.: Maximum Thickness 632.8 nm 790 nm 850 nm 1300nm MATERIAL k dmax k dmax k dmax DIELECTRICS (in urn) Si02 0.001 6 0.001 30 Si3N4 0.000 30 0.001 30 SiO 0.005 1 0.001 8 METALS (Innm) Ni(bulk) 3.70 6.00 27 to 4.00 20 AI 1.50 53 13.00 12 to 7.00 11 Au 3.10 25 8.50 19 (2.80) 28 W 2.90 27 4.4 37 SEMICONDUCTORS in nm) c-Si 0.02 3950 0.007 14000 0.000 30000 to 0.018 4400 Ge 1.80 44 0.300 330 7.40 2200 to 0.70 110 PolySi 0.05 1600 GaAs 0.2 400 0.087 1130 0.00 30000 InP 0.30 260 0.200 490 CdTe 0.20 400 3.100 32 This frame contains: - the control computer - (1) - the monitor - (2) - the slide in control unit for the x-y sample stage, (3), including power supply and function switches - the printer - (4) The basic element of the optical unit is an ellipsometer system. It consists of the following main components: - basic frame with integrated power supply and electronics - light source unit with integrated laser(s), polarizer, lambda/4 compensator and microspot optical piece - analyzer unit with image optics, rotating analyzer and photodetector - autocollimator/microscope - LCD display of reflected laser light intensity - microspot optics The mechanical suspension of light source and receiver makes it possible to tilt the incident and reflected angle continuously between 35 deg. and 73 deg. (90 deg. for calibration) to the sample normal. THE SD SOFTWARE The SD ellipsometer software is a user friendly, menu driven package for use with the SD2xxx series of ellip-someters. The standard software comprises of a single point/single layer measurement and display module. The following physical parameters may be entered: Measurement mode - PSI, DELTA - substrate - Nfix - Nfloat Incidence angle of laser Laser to be used - 632.8 nm - 790.0 nm - 1300 nm Refractive index of medium (n) Refractive index of substrate (n + k) Refractive index of film (n + k) Thickness of film The single point measurement module allows entry of the following parameters: 53 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana □ wafer name □ number of repeat measurements on same point - max 99 □ value distribution - bar graph The following modules can be added to the system: - multilayer □ the number of layers that can be measured is increased from 1 to maximum of 5 layers. Parameters for all underlying layers must be known and entered to determine the top layer results. - five/nine point measurement □ a variety of measurements can be undertaken with this measurement module. The measurement field can have the following forms: five +, five x, nine +, nine x, nine 0, twenty five. The center point of the field can be entered as well as the size of the field. The points can then be measured and displayed in the block form, similar to the field type. - multiple point measurement □ this module allows a pattern of measurement points to be freely defined, up to a maximum of 100 points. The points may be positioned anywhere on the wafer. The pattern can then be moved around, enlarged or reduced. Each defined point is measured with a resulting list and statistics over all points. - multiple angle measurement with thickness optimization □ in a situation where the absolute thickness of a film is not known, the multiple angle measurement module may be used. By making three measurements at various angles of incidence, the absolute thickness can be determined. The first measurement may be either in Nfix or Nfloat mode while second and third measurements are in Nfix mode. The refractive index calculated from the first measurement will be used for the following two measurements. From these measurements a table is created, from which the absolute thickness is determined. - multiple wavelength measurement with thickness optimization □ in a situation where the absolute thickness of the film is not known, the multiple wavelength measurement module may be used. By making measurements with different wavelengths at the same angle of incidence, the absolute thickness can be determined - profile measurement □ this module allows for a profile view of a wafer. A maximum of 400 points can be measured in a straight line. The results are displayed as a line graph. Measured points can be deleted, for points that may distort the graph. Statistics of all measured points can also be displayed. - raster scan measurement - topography □ a scan can be performed of a wafer up to a maximum of 55 x 55 points. The result is displayed as a colour topography of 15 different colours. As with the profile measurement, ponts can be deleted. Statistics can also be displayed of all measured points. - rater scan measurement - 3D □ this module is identical to the RASTER SCAN MEASUREMENT - TOPOGRAPHY module except that the result is displayed as 3D graphic. - raster scan measurement - isometric □ this module is identical to the RASTER SCAN MEASUREMENT - TOPOGRAPHY module except that the result is displayed as a color isometric graphic of 15 different colours (e.g. all points of equal value). - data management □ all measurements may be saved using the data management module. The measurement is saved as an ASCII file for later viewing, or further calculations with other external programs. - recalculate □ recalculate is a valuable tool for use in research and development, as well as in production. All measurements can be recalculated using the PSI and DELTA values with new physical parameters. The following parameters may be changed: measurement mode, number of layers, angle of incidence, wavelength, medium, substrate n and k, film n, k and t. This allows for fast display of results, without having to repeat the entire measurement. It becomes very useful, especially with raster scan, or if the sample is no longer available and it has been saved, using data management. - program management □ program management is a very useful tool to increase the productivity of the SD software. It allows all physical parameters and measurement details to be predefined and stored as a program file on the hard disk. When making a measurement, this program can be run, automatically setting the physical parameters and measurement details. This is very useful if you are using different wafer sizes, or different substrates and films, since you do not need to change all the parameters all the time. Additionally, if there are parameters that vary for a program, such as the thickness, this can be defined and you will be requested to enter these values before the meas-urement is started (a default value can be given). The measurement can be automatically saved to disk if required as well as printed. - production mode □ in a production environment, operators will be required to measure wafers. It is not advisable to allow them access to the whole software, since this could lead them to changing parameters, and 54 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana problems can result. For this reason, operators only have access to a list of measurement programs which have been defined by the engineer. Access to the rest of the software is via a password which can be changed by the engineer. The operator can enter any requested parameters and the computer does the rest. The wafer is measured, the measurement saved and printed, and the results displayed. - SECS interface □ all SD2xxx series ellipsometers can be connected to a host computer, which can be used to initiate all operations. The SECS I and II standard is used for communicating over an RS232 interface. - simulation □ at times it is required to be able to vary parameters, to see how this effect will influence the results. The simulation module will allow for entry of parameters and PSI-DELTA curves will result. PSI-DELTA values may be entered and the thickness calculated and vice versa. - measurement addition/subtraction □ when making a scan measurement, n, k and t can vary. When making a multilayer scan, it will be possible to include the values from a previous measurement for the underlying values n, k and t, in the new calculations of the upper film. - printer drivers □ printer drivers are available for the HP Paintjet Color printer, NEC P6+ printer and F+O Thermo-printer. MULTIPLE WAVELENGTH ELLIPSOMETRY The reasons to use multiple wavelength ellipsometry are the following: - determination of absolute thickness because of increasing period - IR measurement of films that are absorbing in the visible range - spectroscopic ellipsometry The three wavelength ellipsometer setup is shown in the figure 8. Typical wavelengths used are: □ 546 nm: earlier Hg bulb systems □ 632.8 nm: standard □ 790 nm: little absorption for most semiconductors □ 1300 nm: no absorption for most semiconductors IN SITU ELLIPSOMETRY For real time measuring of refractive index and thickness of growing layers, for optimization of deposition process or for investigation of the gradient of refractive index within the layer, SD 2200 in situ ellipsometer can be used. This instrument includes, figure 9.: - high precision optical ellipsometer heads of the PLASMOS SD series automatic ellipsometers, - an AT compatible PC for system control and evaluation, - control unit including LCD display of polarizer and analyzer angles, PSI and DELTA, the actual quadrant and reflected intensity - complete software operated via menus and dialoque screens using the window technique, - autocollimation system for reading of angle of incidence as an option, - x-y feed unit for aligning the detector head, - flanges for mounting the heads to any process chamber, - operation manual and calibration standards Beamspl i tter- Figure 8: The three wavelength ellipsometer setup 55 tnformacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana anaiysatlon unit I gqpr' polarisation unit process cnanoer sampi ■ angle adjustment ffset acJJ ustme opt i caI gI a F35 f Iang Figure 9: The assembly of the SD 2200 SD 2300 AUTOMATIC ELLIPSOMETER WITH XY STAGE Main Features: Fast - measurement time below 1 second per point Easy Operation - automatic measurement controlled by IBM compatible PC, software fully menu driven Large Samples - precise xy table 150/200 mm max travel, 200 mm diameter maximum wafer capability Flexible Setup - continously adjustable angle of incidence, clean room compatible Laser Source - 632.8 nm wavelength, spotsize 0.5 mm standard or microspot with 10 jim Multiple Wavelengths - 632.8 nm, 790 nm and 1.3 |im available SPECIFICATIONS: - measurement time below 1 second per point - continously adjustable angle of incidence from 35 deg. to 73/90 deg., accuracy vernier 0.025 deg. - LCD digital readout of angles P and A - LCD bar graph of intensity with automatic gain - film thickness range 1 - 6000 nm - accuracy 0.3 nm (80 nm of Si02 on Si) - xy tiltable stage with 150 mm travel (200 mm optional) - max. sample size 150 mm (200 mm optional) - sample thickness range 0 - 30 mm (height adjustment) - HeNe laser with 0.8 mW at 632.8 nm (790 nm and 1.3 |im optional) - spot size 0.5 mm or microspot size 10 urn (optional) - precise autocollimator with crosshairs for wafer adjustment, - microscop retrofit (optional) - software for IBM compatible PC (fixed/floating retractive index, single and multiple layers, absorbing layers, substrate) - thermal and matrix printer listings (optional) - manual and calibration standards included - dimensions: 55 x 90 x 65 cm (d x w x h) - weight: 60 kg - warranty: 1 year SD 2000 AUTOMATIC ELLIPSOMETER WITH SCANNING XY STAGE Main Features: Fast - measurement time below 1 second per point Easy Operation - automatic measurement controlled by IBM compatible PC, software fully menu driven Large Samples - precise motorized xy table 150/200 mm max travel, 200 mm diameter maximum wafer capability Analysis Modes - rasterscanning mode, single, multiple point or profile mode, continously adjustable angle of incidence Laser Source - 632.8 nm wavelength, spotsize 0.5 mm standard or microspot with 10 |j.m Multiple Wavelengths - 632.8 nm, 790 nm and 1.3 (am available Graphics Display - high resolution computer color graphics display 56 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana Documentation - HP paintjet color printer or color matrix printer SPECIFICATIONS: - measurement time below 1 second per point - continously adjustable angle of incidence from 35 deg. to 73/90 deg., accuracy vernier 0.025 deg. - LCD digital readout of angles P and A - LCD bar graph of intensity with automatic gain - film thickness range 1 - 6000 nm - accuracy 0.3 nm (80 nm of Si02 on Si) - xy tiltable stage with 150 mm travel (200 mm optional) - max. sample size 150 mm (200 mm optional) - sample thickness range 0 - 30 mm (height adjustment) - HeNe laser with 0.8 mW at 632.8 nm (790 nm and 1.3 um optional) - spotsize 0.5 mm or microspot size 10 |a.m (optional) - precise autocollimator with crosshairs for wafer adjustment, microscop retrofit (optional) - software for IBM compatible PC (fixed/floating refractive index, single and multiple layers, absorbing layers, substrate) - graphics: topography, isometric contour lines, 3D graphics, 2D profiles, documentation printed using color matrix printer or paintjet printer, thermal printer - manual and calibration standards included - dimensions: 55 x 90 x 65 cm (d x w x h) - weight: 75 kg - warranty: 1 year PLASMOS line of ellipsometers is distributed in Europe by John P.Kummer AG, Zug, Switzerland. In Yugoslavia, contact MIKROIKS d.o.o., Titova 35, Ljubljana, Mr.lztok Sorli, tel. (0)61-312-898 fax. (0)61 - 302-658 SEZNAM RECENZENTOV ZNANSTVENO STROKOVNIH ČLANKOV OBJAVLJENIH V Informacijah MIDEM Na željo nekaterih bralcev Informacij MIDEM objavljamo seznam recenzentov znanstveno strokovnih člankov v časopisu. 1. Mag. Babič Rudi, dipl.ing., Tehniška fakulteta, Maribor 2. Bele Zlatko, dipl.ing., Mikroiks d.o.o., Ljubljana 3. Prof. Dr. Biljanovič Petar, dipl.ing., Elektrotehniki fakultet, Zagreb 4. Prof. Dr. Furlan Jože, dipl.ing..Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, Ljubljana 5. Mr. Gojo Miroslav, dipl.ing., Grafički fakultet, Zagreb 6. Prof. Dr. Hribernik Božo, dipl.ing., Tehniška fakulteta, Maribor 7. Dr. Hrovat Marko, dipl.ing., Institut Jožef Štefan, Ljubljana 8. Franc Jan, dipl.ing., Institut Jožef Štefan, Ljubljana 9. Prof. Dr. Kolar Drago, dipl.ing..Institut Jožef Štefan, Ljubljana 10. Dr. Lavrenčič Borut, dipl.ing., Institut Jožef Štefan, Ljubljana 11. Mag. Maček Marijan, dipl.ing., Mikroiks d.o.o., Ljubljana 12. Mr. Pantovič Vladimir, dipl.ing., El - IRI, Zemun Polje 13. Prof. Dr. Pejovnik Stane, dipl.ing., Institut Boris Kidrič, Ljubljana 14. Dr. Pešič Ljutica, dipl.ing., Institut Mihajlo Pupin, Beograd 15. Mag. Ročak Dubravka, dipl.ing., Institut Jožef Štefan, Ljubljana 16. Dr. Ročak Rudi, dipl.ing., Mikroiks d.o.o., Ljubljana 17. Dr. Rožaj Alenka Brvar, dipl.ing., Iskra CEO, Ljubljana 18. Prof. Dr. Runovc Franc, Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo, Ljubljana 19. Mag. Slokan Milan, dipl.ing., Ljubljana 20. Prof. Dr.Stojadinovič Ninoslav, dipl.ing., Elektronski fakultet, Niš 21. Šorli Iztok, dipl.ing., Mikroiks d.o.o., Ljubljana 22. Dr. Švedek Tomislav, dipl.ing., Zagreb 23. Prof. Dr. Tjapkin Dimitrije, dipl.ing., Elektrotehnički fakultet, Beograd 24. Prof. Dr. Trontelj Janez, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, Ljubljana 25. Prof. Dr. Trontelj Lojze, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, Ljubljana 26. Turina Miroslav, dipl.ing., Zagreb Glavni in odgovorni urednik Informacije MIDEM Iztok Šorli, dipl. ing. 57 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA KONFERENCA MICROTECH-91, BIRMINGHAM 29.-30. JANUAR 1991 Konferenco o hibridni mikroelektroniki MicroTech prireja v Angliji vsako leto konec januarja ali začetek februarja angleška sekcija ISHM (International Society for Hybrid Microelectronics). Letošnja konferenca MicroTech-91 je bila 29. in 30. januarja 1991 v hotelu Metropole v Birminghamu. Hkrati s konferenco je bila tudi razstava opreme, materialov in komponent za hibridno mikroelektroniko. Vodilne teme konference so bile povezave, nove tehnologije za hibridna vezja in materiali za močnostna vezja. Povezave (interconections) so v uvodu definirali kot električne povezave med komponentami, ne na samih silicijevih tabletkah (chipih). Ker bo kmalu izšel zbornik referatov, bom v poročilu na kratko opisal vsebino nekaterih zanimivejših predavanj. S. Wadsworth (System and sub-assembly optimization through hybrids) je govoril o optimizaciji novih izdelkov z izbiro ustreznih tehnologij in komponent. Razvoj "gate array" silicijeve tabletke za neko konkretno vezje (električni mešalec) stane okrog 6000 GBP, hibridnega vezja za isti namen pa 1000 GBP, zato je za manjše serije hibrid primernejši. Do 40 % cene vezja so cena inkap-sulacije in povezav, zato je pomembna optimizacija pri načrtovanju. Omenil je "krizo srednjih let", to je, da se napaka v načrtovanju, ki nastane zaradi prevelikega entuziazma načrtovalcev, ki načrtujejo na mejah možnosti tehnologije, odkrije šele, ko je vezje v proizvodnji. Precejkrat je tudi ceneje, če se namesto komplicirane silicijeve tabletke, ki je "špica" tehnologije, upo- Tabela I: Karaktarlstike tehnologij za povezavo rabi več že obstoječih monolitnih vezij, ki se jih poveže na hibridu. J. Atkinson (Thick film fabricated techniques for chemical and physical sensors) je govoril o senzorjih, izdelanih z debeloplastno tehnologijo. V uvodu je opisal "pametne" (smart) senzorje. Tehnologija senzorjev, predvsem izdelanih na siliciju, gre namreč v smer, ko so na istem vezju senzorski element in elektronika tako, da senzor daje digitalen namesto analognega signala. Avtor in sodelavci so razvili senzor tlaka - debeloplastni upori na substratu iz emajliranega jekla. Prednost debe-loplastnih uporov je temperaturna stabilnost odvisnosti upornosti od deformacije (faktor upogiba-gauge factor). Polprevodni upori na siliciju so sicer bolj občutljivi, vendar je odziv zelo odvisen od temperature. Razvijajo "chemical array sensors" - senzorje za različne pline. Različne organo-metalne spojine so različno občutljive na različne pline, na primer alkohole, benze-nove pare, CO, razna organska topila itd. Na substratu so natiskane zlate elektrode, prekrite z organo-metalni-mi spojinami. V odvisnosti od vrste in koncentracije plinov se spreminja upornost senzorskih plasti. Občutljivost posameznih spojin je odvisna tudi od temperature. To izkoriščajo tako, da ali na enem koncu substrata natiskajo grelec, ki ustvari temperaturni gradient vzdolž substrata, ali pa da individualno grejejo vsak element. Senzorje izpostavijo različnim kombinacijam plinov. Rezultate - meritve upornosti - odčitava računalnik, ki se s tem uči prepoznavati različne pline. Parameter Bondiranje z žičko TAB Flip-chip Material Al Au Cu Pb-Sn T tališča (°C) 660 1064 1084 310 Geometrija 25 um premer 25x100 |im trak 125 um premer 100 um višina Tipična blazinica 170 um 200 um 250 |im Minimalna blazinica 120 |im 80 |_im 65)im Jakost vezi (g) 6 10 50 30 Toplotna upornost (K/mW na bond) 80 50 8 0,5 Število povezav (silicijeva tabletka 8x8 mm2) Tipična blazinica 184 160 1024 Minimalna blazinica 266 400 15150 58 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana N. Stockham (Fine pitch microbonding techniques) je govoril o tehnikah povezav, ki jih rabijo, oz. bodo rabila zelo gosta vezja. Problem, če temu lahko tako rečemo, je, da se gostota elementov na silicijevih tabletkah in s tem število povezav na ven veča hitreje, kot se manjšajo dimenzije povezav na tiskanih ali hibridnih vezjih. V tabeli I so podani nekateri parametri "standardnih" tehnik povezav, to je bondiranje, avtomatska montaža na traku (TAB - tape automated bonding) in flip-chip. Vidimo, da flip-chip tehnike omogočajo večjo gostoto povezav kot ostale "klasične" tehnike. Zato se sicer že 25 let stara tehnologija flip-chip, ki je doslej niso veliko uporabljali, spet "prebija" v uporabo. Velikost "bunkic", ki je sedaj nad 100 |im, želijo pomanjšati do premera 40 |im ali celo manj, pri tem se pa seveda pojavijo problemi pri točni namestitvi na vezje. Kot alternativa k klasičnim "bunkicam" je bila omenjena izdelava kontaktov tako, da se na silicijevo tabletko na kontaktne blazinice kroglično bondira Au/Pd žička, ki se jo odreže takoj na vrhu kroglice. Te "bunkice" se lahko povežejo s substratom, oz. vezjem tako, da so narejene tako na podlagi kot na silicijevi tabletki. Oboje se poveže s tanko plastjo organskega (neprevodnega) materiala, ki se pri polimeri-zaciji skrči in fizično pritisne oba kontakta drug k drugemu. Pri bondiranju z žičko razvijajo tehnike bondiranja z žičkami manjših premerov, do 7 firn, pri tem pa se pojavljajo problemi mehanske trdnosti, oz. "premočnih" obstoječih bondirnih naprav. Drugi pristop je bondiranje s trakom namesto z žičko. Ker se žička pri bondiranju deformira, rabi precej večjo bondirno blazinico kot trak (25 |im žička čez 100 jim blazinico, trak iste širine pa samo 25-30 jim). Razvijajo tudi bondiranje z bakrenimi žičkami, pokritimi s polimerno izolacijo. Take žičke se lahko križajo, kar spet omogoči večjo gostoto povezav. TAB tehnologije imajo sedaj širino priključka 50 |im, razvijajo pa dimenzije 14-18 jim. Uveljavlja se tudi bondiranje z laserjem. Pri tem morajo biti kontakti in blazinice v fizičnem stiku. V nekaterih verzijah laserskega bondiranja so kontakti pritisnjeni na blazinice s stekleno ploščico, skozi katero bliska laserki žarek. Seveda se pri velikih tabletkah z veliko izvodi spet pojavi problem hkratne pravilne orientacije vseh kontaktov. V nekaterih aplikacijah se je kombinacija ultrazvoka in laserskega bondiranja - na vsako posamezno povezavo "posveti" laserski žarek, medtem ko jo kapilara bonderja pritiska in vibrira ob bondirni blazinici - izkazala kot najmanj občutljivo na okside ali nečistoče. N. Priestley (MIMAC-an advanced hybrid technology for high frequency components) je govoril o tehnologiji izdelave visokofrekvenčnih tankoplastnih vezij za mikrovalovno in milimetrsko področje. Vse pasivne komponente so integrirane na substratu. Na AI2O3 ali mono-kristalni feritni substrat napršijo tanko plast zlata, ki jo galvansko odebelijo do 5 um. Upore izdelajo tako, da se zlate linije selektivno izjedkajo do debeline 1 |im ali manj. Kondenzatorji so narejeni iz napršenega silicijevega nitrida. Posebnost te tehnologije so "zračni mostovi" (air bridge), zlati trakci, ki visijo v zraku. Te naredijo tako, da prek kupčka polimera napršijo in galvansko odebelijo zlato linijo, nato pa odtopijo polimer. Ta način izdelave vodi k nižji ceni, večji zanesljivosti in boljši ponovljivosti vezij. M. Wright (Packaging considerations for power hybrids) je govoril o materialih za močnostna vezja. Prednost močnostnih hibridov so majhne dimenzije. So kompaktni in zanesljivi. S primerno izbiro materialov in designa vezja ter ohišja se lahko doseže toplotna impedan-ca pod 1 K/W. Močnostne silicijeve tabletke generirajo do 40 W moči, debeloplastni upori pa do 155 mW/mm2. Materiali za substrate in ohišja morajo imeti nizko toplotno upornost in razteznostni koeficient čim bližji temper-taturnemu razteznostnemu koeficientu silicija. V tabeli II so podane toplotne upornosti in razteznostni koeficienti nekaterih materialov. Tabela II Material Toplotna prevodnost (W/mK) Razt. koeficient (x10"6) Si 120 3,4 ai2o3 20 7 BeO 200 8 AIN 100-150 4,5 SiC 270 3,7 Al 240 25 Cu (brez kisika) 400 18 Mo 135 3,5 jeklo 75 14 Za močnostna vezja so se večinoma uporabljali BeO substrati, vendar je prah berilijevega oksida strupen. Primeren material je AIN. Zanj zaenkrat še ni kompati-bilnih debeloplastnih uporovnih materialov, vendar jih več proizvajalcev past razvija. Substrate na osnovi silicijevega karbida šele razvijajo. Material ima visoko toplotno prevodnost in razteznostni koeficient zelo blizu silicijevega, vendar pa ima visoko dielektričnost (okrog 40). Močnostne silicijeve tabletke se pritrjuje na substrat s spajkanjem ali evtektičnim bondiranjem. Za večje komponente je spajkanje ustreznejše, ker spajka nekoliko ublaži razlike v razteznostnih koeficientih. "Navadne" komponente se prispajkajo ali pritrdijo s polimernim lepilom. Prevodne linije morajo imeti čim nižjo upornost, zato so široke in večkrat odebeljene s platiranjem (ten-koplastne) ali spajkanjem (debeloplastne). Za bondiranje se uporabljajo debele Al žičke. Aluminij je boljši kot zlato, ker se na stiku med Al metalizacijo na silicijevih tabletkah in žičko ne tvorijo krhke intermetalne spojine. V razpravi je bilo v zvezi s strupenostjo berilijevega oksida omenjeno, da je strupen samo prah, ne pa sin-trana keramika. V nekaj deset letih, kar BeO uporabljajo v elektroniki, ni bilo pri uporabnikih niti enega primera berilioze. 59 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana Tabela 111 Obdobje 1975-1980 1980-1985 1985-1990 1990-1995 Integracija MSI LSI VLSI ULSI | Minimalne dimenzije 4 p.m 2 |j.m 1,25 um 0,5 |im Število vrat 10-100 1k-4k 10k-50k 100k-200k Takt ure 1 MHz 10MHz 25 MHz 100 MHz jVhod/izhod 14-40 48-120 84-200 148-200 Moč 0,2-0,4 W 0,5-1 W 1-2 W 2-4 W O karakteristikah aluminijevega nitrida je govorila tudi E. Logan (Aluminium nitride for microelectronic appli- cations). AIN je zelo dober material za močnostne hibride. Temperaturni razteznostni koeficient je blizu silicijevemu, toplotna prevodnost pa pet do sedemkrat višja kot pri AI2O3. Teoretična toplotna prevodnost mo-nokristala je 340 W/mK, pri sintrani keramiki pa je zaradi mej med zrni in vključkov kisika 100 do 150 VV/mK. Trenutno je cena AIN substratov 20 do 30 krat višja kot AhCh, upajo pa, da bo padla na samo 2 do 3 krat višjo. Zaradi visoke toplote prevodnosti se AIN substrati teže režejo z laserjem kot AI2O3. Po rezanju z laserjem ostaja zaradi razpadanja AIN v zarezi kovinski aluminij, zato nekateri proizvajalci substratov po laserskem rezanju operejo substrate v razredčeni kislini. Za izdelavo tankih plasti Ni/Cr-Au ni dober, ker je jakost bondov prenizka. Precej boljši material je Ti/Pt-Au. Tudi običajni debelo-plastni materiali, razviti za Al203, navadno niso kompa-tibilni z AIN. Eden izmed razlogov je, da Bi203, ki je v pastah (kot fluks za izboljšanje adhezije pri prevodnikih, oz. Bi2Ru207 v uporih) reagira z AIN. Pri tem se sprošča dušik, kar povzroča mehurčke ali luščenje žganih plasti. Omenjena je bila tudi možnost, da pri doravnavanju debeloplastnih uporov z laserjem ostaja zaradi razpada AIN v rezu tanka plast kovinskega aluminija, kar bi lahko poslabšalo stabilnost uporov. Precej delajo tudi na razvoju nosilcev tabletk na osnovi AIN, vendar zaenkrat še ni rešen problem hkratnega žganja AIN keramike in prevodnih linij. A. D. Trigg (Design and materials choices for multi-chip modu les) je govoril o multichip modulih, ki jih je definiral kot hibridna vezja zelo velike gostote, v katerih so gole silicijeve tabletke. Minimalne dimenzije povezav na silicijevih tabletkah se manjšajo, gostota elementov (vrat) narašča in s tem narašča tudi število povezav (vhod/izhod) med silicijevo tabletko in "zunanjim svetom". Dimenzije so bile 4 jim ali več za MSI tabletke, 2 fxm ali večje za LSI in 1 ¡im ali večje za VLSI. Pri novi ULSI (Ultra Large Scale) bodo dimenzije podmikronske, 0,5 do 0,8 |im. To je povezano z naraščanjem gostote vrat in številom vrat na silicijevi tabletki ter z naraščanjem takta ure. Na drugo strani pa to pomeni naraščanje števila vhodov/izhodov in večje moči, ki se sproščajo na silicijevih tabletkah. Trendi so prikazani v tabeli III. Multichip moduli (MCD) imajo precej prednosti pred konvencionalno inkapsuliranimi silicijevimi tabletkami z velikim številom vhodov/izhodov (single chip modules), predvsem v primerih, ko primanjkuje prostora v vezju in, če je takt ure "hiter". V grobem lahko MCD razdelimo na tri tipe v odvisnosti uporabljene tehnologije: MCM-L Večplastna tiskana vezja visoke gostote MCM-C "Keramični" hibridi visoke gostote MCM-D Moduli, ki imajo nanešene večplastne kovinske povezave, ločene s polimernim ali tankoplastnim dielektrikom. MCM-L moduli so zahtevna večplastna tiskana vezja z linijami minimalne širine, to je 25 jim. Keramični MCM-C moduli so večplastni keramični substrati, v kateri je tudi do 30 ali 40 nivojev prevodnika. V obeh primerih se tehnologija izrablja do skrajnih možnosti. "Pravi" multichip moduli so MCM-D, ki omogočajo največje gostote povezav. Trenutno jih razvijajo ali uporabljajo v več kot 50 firmah. Kot substrat se največ uporablja AI2O3 ali silicij. Silicij dobro prevaja toploto, njegov temperaturni razteznostni koeficient pa je seveda isti kot razteznostni koeficient silicijevih tabletk. V tem primeru se del elektronike izdela lahko že na substratu. Steklo kot material za substrat preiskujejo. Steklo kot podlaga bo uporabljano predvsem za zaslone s tekočimi kristali (chip on glass). Kot dielektrik se uporabljajo ali organski polimeri ali pa napršen Si02. Polimeren dielektrik so poliimidi, ki so precej dragi, okrog 1 GBP za gram. Si02 je sorazmerno poceni, vendar je napršena plast tanka. Predavatelj je povedal, da se ameriška vojska trenutno nagiba k Si02, ker ne zaupa organskim dielektrikom. Povezave so narejene z aluminijem ali bakrom. Baker ima nižjo upornost, vendar ga je pri uporabi polimernih dielektrikov potrebno navadno prekriti z zaščitno plastjo neke druge kovine. Za povezavo silicijevih tabletk se uporablja bon-diranje z žičko, avtomatsko bondiranje na traku ali pa flip- chip. Ker je izdelava multichip modulov zahtevna in so zato dragi, se nanje pritrjuje samo testirane silicijeve tabletke. Te so seveda dražje. Kot primer je bilo navedeno, da vtekavanje (burn-in) lahko podraži TAB komponento tudi do 0,5 GBP. dr. Marko Hrovat, dipl. ing. Institut Jožef Štefan, Jamova 39, 61000 ljubljana 60 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana 19th YUGOSLAV CONFERENCE ON MICROELECTRONICS - XIX. JUGOSLOVANSKO POSVETOVANJE O MIKROELEKTRONIKI -XIX. JUGOSLOVENSKA KONFERENCIJA O MIKROELEKTRONICI -Program ORGANIZER - Discrete semiconductor devices MIDEM-Professional Society for Microelectronics, - Physics of thick and thin films and semicounductors Electronic Components and Materials, _ Quartz crystal devices and sensors Ljubljana, Yugoslavia LOCAL ORGANIZER Institute MIHAILO PUPIN, Beograd Ei-Research and Dev. Inst., Beograd Inst, of Microel. Techn. and Single Crystal, Beograd Electrotechnical Faculty, Beograd Program commettee chairman Ljutica Pesic, dipl.ing. PUPIN Institute Volgina 15, 11040 Beograd Yugoslavia Organizing committee chairman Vladimir Pantovic Ei-Research and Dev.Inst. Batajnicki put 23, 11080 Zemun Yugoslavia ADDRESS FOR GENERAL INFORMATION MIDEM-MIEL Titova 50 61000 Ljubljana Yugoslavija Phone: + 38 61 316 886 The 19th annual Yugoslav conference on microelectronics continues at 25-year tradition as a forum for the presentation of the latest advances in this field. Since 1983 MIEL conferences have become international with distinguished quest speakers from all over the world. Conference will be held in Belgrade on May 15.- 17. 1991, sponsored by Research council of Serbia, MIDEM, Electrotechnical Faculty of Belgrad, PUPIN Institute, Ei - IRI, Inst, of Microelectronics and Single Crystal, Inst, of Microwaves of Belgrade. ORGINAL PAPERS IN THE FOLLOWING AREAS ARE SOLICITED: - Hybrid circuits; processing, design and application - Sensors on the base of microelectronics technologies - Optoeletronic devices - Microwave circuits - Monolythic integrated circuits INVITED PAPERS Organizing committee has Invited the following distinguished speakers to present introductory review papers befor sessions: 1. Maria Prudenziati and Bruno Morten, University of Modena, Italy STATE OF THE ART OF THICK FILM SENSORS 2. F.S. Shoucair, Brown University, Providence, U.S.A. HIGH TEMPERATURE EFFECTS IN MOS DEVICES 3. Jozef Piotrowski, VIGO Ltd., Poland RECENT ADVANCES IN IR DETECTOR TEHNOLOGY 4. Dragan Podlesnik, Columbia University U.S.A. MICROMACHINING IN SENSOR TECHNOLOGY 5. Micheal Conrad, Molecular Electronics, Wayn State University, U.S.A. RETROSPECTIVE CONTEMPORARY AND FUTURE ACHIEVEMENTS ACCEPTED PAPERS 1. Ivan Stantcev, Bulgaria MULTIVIBRATORS WITH OPTOISOLATORS WITH REACTIVE ELEMENTS 2. D. Bollmann, Germany IN-SITU MEASUREMENT OF PLANARIZATION OF WAFER TOPOGRAFHY 3. Movalem, J. A. S. Dias, Brasil AN ALL DIFFUSED JUNCTION TERMINATION EXTENSION PROCESS FOR HIGH VOLTAGE DEVICES 4. Fernendes, J. A. S. Dias, Brasil 61 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana IMPLEMENTATION OF AN INTEGRATED GAS FLOW SENSOR USING A BIPOLAR SEMI-CUSTOM ANALOG ARRAY 5. Yianis Karafyllidis, Greece THE INCOMPLETE DEPLETION APPROXIMATION IN SEMICONDUCTOR HETEROJUNCTIONS 6. B. Mitrovic, Yugoslavia THE SELF-CONSISTENT ANALYSES OF A GaAs/AlxGa,.xAs QUANTUM WELL IN PARALLEL MAGNETIC FIELD 7. V. Milanovic, Yugoslavia THE ELECTRONIC STRUCTURE OF SEMICONDUCTOR EFFECTIVE-MASS QUANTUM WELL 8. D. Indin, Yugoslavia FAST AND HIGH ACCURACY METHOD FOR ENERGIES AND WAVEFUNCTIONS DETERMINATION IN THE SEMICONDUCTOR QUANTUM WELL 9. Pantelic Goran, Yugoslavia RELIABILITY EVALUATION OF THE HYBRID CIRCUITS 10. BendaV., Czechoslovakia SIMPLE METHOD OF CHECKING HOMOGENEITY OF GTO-THYRISTORS 11. Janez Trontelj, Yugoslavia FRONT END CAD TOOL FOR ASIC DESIGN 12. Björn Sjöling, Germany THE MATERIAL SIENCE OF A NON WARP; HERMETIC, NONE BATTERY EFFECT, CRYSTALLIZING DIELECTRIC FOR SIMPLIFICATION OF MULTILAYER HYBRID CIRCUITRY CONSTRUCTION 13. Andrej Vodopivec, Yugoslavia USE OF MONTE CARLO METHOD FOR OPTIMIZATION IN ANALOG ASIC SYNTHESIS 14. V. Kunc, Yugoslavia INTEGRATED EXTENDED FUNCTION TELEPHONE SET ASIC 15. J. Trontelj, Yugoslavia IMPLEMENTED LOW NOISE HIGH RESOLUTION D/A CONVERTER 16. Stanislav Ozbolt, Yugoslavia COMPARISON OF CHARACTERISTICS OF NMOS AND PMOS TRANSISTORS FOR HIGH-GAIN ANALOG STAGES 17. J. Trontelj, Yugoslavia LOW NOISE AMPLIFIER IN CMOS TECHOLOGY 18. Gerhard Wachutka, Switzerland THE THERMODYNAMIC MODEL: THE MISSING LINK BETWEEN MICROSCOPIC TRANSPORT THEORY AND ADVANCED DEVICE 19. Jose Cavero, Spain MIGRATION ANALYSIS OF SILVER BASED INKS FOR HYBRID CIRCUITS 20. Marija Hribsek, Yugoslavia DESIGN OF BIDIRECTIONAL SAW BANDPASS FILTERS WITH MULTISTRIP COUPLERS 21. Milos Zivanov, Yugoslavia ANALYSIS OF HALL MOBILITY IN THE ULTRA HEAVALY DOPEDn-Si 22. Florin Balasa, Romania MODULE PLACEMENT APPROACH IN VLSI DESIGN 23. Salvador Hidalgo, Spain WAVED GATE LAYOUT FOR LDMOS TRANSISTORS 24. SasaSokolic, Yugoslavia ANALYSIS OF HEAVILY DOPED SEMICONDUCTOR 25. D. Sterle, Yugoslavia EFFICIENT ALGORITEM FOR STATE SPACE ANALYSIS OF SWITCHED CAPACITOR CIRCUITS 26. Luis Fonseca, Spain DINAMIC STORAGE TIME MEASUREMENT ON THIN RTO AND 02 - DILUTED OXIDS 27. F. Martin, Spain EFFECT OF TEMPERATURE ON CHARGE TRANSPORT AND STORAGE IN THE NITRIDE OFMNOS DEVICES 28. L. Trontelj, Yugoslavia ULTRA LOW INTEGRATOR INPUT CURRENT FOR INTEGRATED PIKOAMPERE METER 29. Ivan Skubic, Yugoslavia DOS EVALUATION IN THIN FILM N+-l-N+ 62 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana A-Si:H STRUCTURES USING SCLC TECHNIQUE 30. Drago Resnlk, Yugoslavia SILICON PHOTOSENSOR PROCESSING IMPROVEMENTS 31. V. Kunc, Yugoslavia OVER VOLTAGE PROTECTION FOR AUTOMOTIVE ASICS 32. Vojko Ambrožič, Yugoslavia TRANSIENT RESPONSES OF CHARGE CARRIERS IN AMORPHOUS SILICON 33. Elvis Basaneže, Yugoslavia SMALL SIGNAL TRANSIENT RESPONSE OF CHARGE-CARRIERS IN a-Si 34. Jaroslav Sluriečko, Yugoslavia THICK FILM MATERIALS FOR HUMIDITY SENSORS 35. Marko Hrovat, Yugoslavia INTERACTIONS BETWEEN CONDUCTORS AND THICK FILM SUPERCONDUCTORS 36. Benedict Popescu, Romania ELECTRICAL PROPERTIES OF Ni-Cr RESISTIVE THIN 37. lolanda Placencia, Spain CHARACTERIZATION OF BREAKDOWN FAILURES IN MOS CAPACITORS 38. Dejan Križaj, Yugoslavia BREAKDOWN SIMULATION WITH MULTIGRAD METHOD 39. Dušanka Stojanovič, Yugoslavia NUMERICAL SIMULATION OF ELECTROTHERMAL HOT-CARRIER TRANSPORT MODEL OF Si PIN DIODES 40. D. Gvozdič, Yugoslavia ANALYSIS OF ELECTRON PROFILES IN THE PIN PHOTODIODE OF TWO-VALLEY SEMICONDUCTORS IN THE CASE OF THE DIRAC EXITATION 41. Dragan Petkovič, Yugoslavia RELIABILITY ASPECT OF POLYSILICON RESISTORS WITH SWITCHING l-V CHARACTERISTICS 42. G. F. Romanova, Poland MASS-SPECTROSCOPY OBSERVATIONS OF RADIATION EFFECTC IN FLOURINATED GATE OXIDES 43. Marijan Macek, Yugoslavia INTRINSIC GETTERING IN CMOS PROCESS 44. D. Rocak, Yugoslavia ELECTRONIC CIRCUITS REALIZED IN THICK FILM AND SURFACE MOUNT TECHNOLOGY-COMPARISON 45. D. M. Todorovic, Yugoslavia APLICATION OF PHTOTHERMAL METHOD IN MICROELECTRONICS 46. Aleksandar Petrovski, Yugoslavia USING MICROCODED ROM IN SELF-TESTING RAMS 47. Zoran Stamenkovic, Yugoslavia COMPARISON OF DEFECT SIZE DISTRIBUTIONS FOR YIELD MODELING 48. Antonio Strollo, Italy TWO-DIMENSIONAL MODELING OF CURRENT GAIN IN DOWNSCALED BIPOLAR TRANSISTORS 49. A. Stanojevic, Yugoslavia ANALYZING AND MODELING OF SHORT-CHANNEL GaAs MESFET'S NONSTATIONARY ELECTRON DYNAMICS 50. M. lorgulescu, Romania YIELD PARAMETER MONITORING BY WAFER MAP ANALYSIS 51. Stamenov Vasil, Yugoslavia A THICK-FILM PRESSURE SENSOR-NEW RESULTS 52. C.Cané, Spain FABRICATION OF pH ISFETs BASEN IN MICROELECTRONICS TECHNOLOGY 53. C.Cané, Spain THICK FILM HYBRID COILS 54. M. Lukovic, Yugoslavia MULTILEYER PRINTED VARISTORS 55. R. Ramovic, Yugoslavia THE ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF GEOMETRICAL AND TECHNOLOGICAL PARAMETERS IN THE SPECTRAL CHARACTERISTICS OF NOISE IN SHORT-CHANNEL GaAs MESFET 63 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana 56. M. Markovic, Yugoslavia OPTICAL PROPERTIES OF HIGHLY REFLECTING ALUMINIUM FILMS IN WIDE SPECTRAL RANGE 57. Z. MrCarica, Yugoslavia SOME CONSIDERATIONS OF SHORT-CHANNEL MOS MODEL SELECTION FOR AN ANALOG CIRCUIT SIMULATING PROGRAM 58. U. Karnsek, Yugoslavia SOME APPLICATIONS OF (E) PLD IC IN BASE-BAND MODEM REALIZATION 59. M. Lugovic, Yugoslavia THE CERAMIC SUBSTRAT PARAMETERS INFLUENCE ON THE OVERALL THERMAL DISTRIBUTION OF THE HYBRID INTEGRATED CIRCUITS 60. V. Jovic, Yugoslavia EPITAXIAL GROWTH OF Hgi-xCdxTe FROM Te-RICH SOLUTIONS IN A SEMI-CLOSED, TWO-ZONE SYSTEM 61. Z. Dinovic, Yugoslavia THE INFLUENCE OF HIGH-TEMPERATURE ANNEALING ON THE COMPOSITION PROFILE CHANGE OF THE Hgi-xCdx Te EPITAXIAL LAYERS 62. B. LIVADA, Yugoslavia THE INFLUENCE OF EPITAXIAL LAYER AND SUBSTRATE MATERAL PARAMETERS ON PROPERTIES OF InSb n+-n PHOTODIODES 63. Z. Lazic, Yugoslavia THE INFLUENCE OF VARIOUS PHYSICAL PARAMETERS ON GAIN-VOLTAGE DEPENDENCES OF RAPD 64. Z. OURIC, Yugoslavia THE INFLUENCE OF THE MOSS-BURSTEIN EFECT ON RADIATIVE RECOMBINATION RATE OF NARROW-BAND SEMICONDUCTORS 65. M. Conrad, U.S.A. BIOMOLECULAR INFORMATION PROCESSING AND MOLECULAR ELECTRONICS 66. F. Hong, U.S.A. PROPERTIES OF BACTERIORHODOPSIN AND MOLECULAR OPTOELECTRONIC DEVICES 67. F. Kermendi, Yugoslavia BIOCOMPUTING BASED ON NONLINEAR PHENOMENA 68. D. Rakovic, Yugoslavia BIOCOMPUTING BASED ON BIOPHYSICAL MODEL OF CON SCIOUSNESS 69. K. K. Likharen, USSR SINGLE ELECTRONIC PHYSICS AND MOLECULAR DEVICES 70. D. Koruga, Yugoslavia STM AND MOLECULAR ELECTRONICS 71. G. Bizo, Hungary ONE ELECTRON STATES IN 3-D CRYSTAL LATTICES AND MOLECULAR ELECTRONICS 72. V. Litovski, Yugoslavia BASIS OF NEUROCHIP DESIGN 73. J. Matovic, Yugoslavia NON LINEAR SIMULATION OF PRESURE SENSOR 74. D. Kunovac, Yugoslavia LIQUID PHASE EPITAXY AS A METHOD FOR PREPARATION OF lno.53Gao.47As/lnP PHOTODETECTOR STRUCTURES 75. Jozef Piotrowski Poland RECENT ADVANCES IN IR DETECTOR TECHNOLOGY 76. V. I. Ryzhii, USSR ON THE THEORY OF CONDUCTANCE OF A NARROW CHANNEL IN TWO- DIMENSIONAL ELECTRON GAS AT HIGH BIAS 77. M. Lazic, Yugoslavia ANALYSIS OF THE FEEDBACK OF THE MODULAR CONVERTERS OF HIGH POWER DENSITY 78. R. Antovic, Yugoslavia CHARACTERIZATION OF GOLD PASTES IN HIGH FREQUENCY MICROCIRCUITS PROCESSES BY SCREEN PRINTING AND PHOTOLITOGRAPHIC 79. Pesic Ljutica, Yugoslavia EXPLANATION OF THICK FILM RESISTORS CHANGES AT HIGH TEMPERATURE AGING 64 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana PREDSTAVLJAMO DO Z NASLOVNICE MIPOT Background The ItalianCompanyMIPOTwasfoundedin 1973 and began by manufacturing thin film variable resistors. Thin film technology enabled MIPOT to widen its range of products and include fixed components such as resistive networks. In 1976 the first plant was completed in COR-MONS (Gorizia) giving MIPOT the possibility of expanding into the production of thin- film hybrid microcircuits. Thick-film technology oriented to custom designed hybrid microcircuits and resistive networks was introduced in 1980. From its very beginnings MIPOT has set out to improve and expand the scope of its technology in order to ensure an extensive range from which to select the optimum approach to a wide variety of applications. This has enabled MIPOT to fulfil the increasingly demanding requests from both its industrial and professional customers. However, the ever changing world of hybrid microcircuits has created a demand for solutions to meet the requirements of military, aerospace and medical customers for smaller, more complex and reliable hybrid circuits. 1982 saw the introduction of chip and wire bonding assembly for hi-rel circuits. In 1985 MIPOT stopped manufacturing trimmers and concentrated investiments on consolidating hybrid circuits and starting work on Surface Mounting Technology on Printed Circuit Boards. New computer aided design (CAD) facilities were installed both for hybrid circuits and SMTs. The application of chip and wire bonding was also extended to PCBs (chip-on-board). 1989 was the year MIPOT reached important goals in development and manufacturing of medium power (30 - 60 W) hybrid circuits for high-professional applications. In the same year construction of new plants started. This investment will enable MIPOT to increase production capacity both on hybrid circuits and SMTs and allow new R&D activities. TECHNOLOGICAL FEATURES MIPOT avails itself of a wide range of different technologies which enable the Company to offer optimum cost/performance ratio. Thin film technology makes use of vacuum deposited resistive (NiCr, Ta2N), conductive (Cu, Au, Al) and dielectric materials on various types of substrates (glass, aluminia, oxidized Si wafers, polymide, BeO). A combination of processes including photolithography, selective etching and plating leads to the creation of thin film substrates with high stable resistors and very tight resolution which offers extremely high density packaging. Thick film substrate technology is based on conventional screen printing and firing of resistive and dielectric inks. Laser trimming for precision adjustments of both thick and thin film resistors is the next step in substrate manufacturing. Active and passive components are then mounted by different means, principally: - epoxy or eutectic attachment of naked active chips and their connection to the pads by bonding Al or Au wires. - reflow vapor phase IR soldering. - IR, wave soldering for SMT on PCB. Where necessary on hybrid circuits, functional laser trimming permits control of individual electrical parameters by means of resistors adjustments after components have been assembled. A full range of encapsulation techniques is available from conformal coating to hermetic sealing. Functional and in-circuit electrical testing are performed alone or together with screening processes agreed between the customer and MIPOT. MIPOT is pending EN290001 European Standard. MIPOT SpA. Via Corona 5 34071 Cormons (GO) Italia tel. (0481) 630200 fax. (0481) 62387 CLAN! MIDEM Novi člani □ Jekovec Jože 683 □ Vižintin Jože 686 □ Milanovič Miro 685 □ Zaje Baldomir 684 65 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana VESTI, OBVESTILA Nastavlja se propadanje elektroničke industrije u Zagrebu VIJEST PRVA Vrlo ugledna znanstvenoistraživačka institucija "Elek-trotehnički institut-Rade Končar", koji je nekoliko zadnjih mjeseci poslovao kao d.o.o. unutar holding poduzeča Končar, više ne postoji. Institut je 20. 12. 1990. godine pao pod stečaj. Svi zaposleni, njih više od 700, od čega 500 diplomiranih inženjera, medu kojimaje bilo pedese-tak doktora znanosti našlo se na ulici. Svi su dobili radne knjižice i poslani su na zavod za zapošljavanje. Do stečaja nije došlo iznenada. O njemu se govorilo i ranije. U oktobru prošle godine radnici instituta su štraj-kali izražavajuči tako svoj protest prema lošemu stanju u institutu i cijeloj firmi. Posljedica toga štrajka, kojemu su se pridružili i radnici nekih Končarevih tvornica, bila je smjenjivanje rukovodstava instituta, večine tvornica i cijeloga poduzeča. Kratkotrajna nada, da če novo ruko-vodstvo Končara uvidjeti značenje instituta za daljnji opstanak firme, pokazala se nerealnom i institut je likvidiran. Opomene i upozorenja da likvidacija instituta vodi u likvidaciju cijele firme nisu u upravi shvačena ozbiljno, ili su možda baš shvačena, tko zna? VIJEST DRUGA Poduzeče "Rade Končar - Elektronika i informatika" s više od tisuču zaposlenih radnika nalazi se u stečaju. Nije poznato da li če tvornica ikada uskrsnuti i u kakvome obliku. VIJEST TREČA Poduzeče "Rade Končar - Trgovina" nalazi se u stečaju. Poduzeče je izmedu ostaloga obavljalo skoro sav Kon-čarev vanjskotrgovinski promet koji je iznosio nekoliko stotina miliona dolara godišnje. VIJEST ČETVRTA U poduzeču RIZ u Zagrebu nakon što je več ranije pod stečaj pala tvornica poluvodiča stečaj je u meduvreme-nu zahvatlo nekadašnji RIZ-ov institut IETA, tvornicu elektroničkih elemenata i tvornicu televizora u Slunju. Daljnje vijesti iz Zagreba objaviti čemo u slijedečem broju časopisa. VIJESTI IZ INOZEMSTVA NOVI FET Gene Cavanaugh inženjer iz firme "Valid Logic Systems" patentirao je novi poluvodički elemenat nazvan quantum FET (QFET). Novi elemenat če deseterostruko premašiti brzinu rada svih dosada poznatih konvencio-nalnih poluvodičkih elemenata, a potrebna snaga i površina smanjiti če se za isti red veličine. Za proizvodn-ju novih elemenata potrebno je primjeniti novi proizvodni postupak RTP "rapid thermal processing". Za pretpos-taviti je da če se novi elementi početi serijski proizvoditi za 3 do 5 godina. Cavanaugh pregovara s TI, IBM-om i INTEL-om o licenčnom aranžmanu. NOVI FERITNI MATERIJALI Kompanija "Siemens Matsushita Components (S+M) nudi feritne materijale T35 i T38. Materijal T38 ima početnu permeabilnost veču od 10000 i namjenjen je za rad na frekvencijama do 100 kHz. Drugi materijal ima nešto nižu permeabilnost, ali radi na frekvencijama do 400 kHz. Novi materijal T37 moči če nadomjestiti obad-va več spomenuta materijala. ZELENI POLUVODIČKI LASER Stručnjacima u "Philips Research Laboratories" u Ein-dhovenu uspjelo je razviti poluvodički laser, koji emitira svjetlost valne dužine od 555x10"9 m. Kažu da je to prvi poluvodički laser, koji emitira zeleno. Laser kontinuirano emitira snagu od 3 mW pri struji od 7.5 mA. Elemenat emitira zeleno svjetio samo ako je ohladen na tempera-turu tekučeg dušika, a to govori da mu je primjena ograničena samo na specijalne naučne potrebe. ZAŠTITA DMOSFET ELEMENATA Motorolina "Discrete & Materials Technologies Group" razvila je integrirani sklop za zaštitu snažnih MOSFET elemenata i IGBTtranzistora, koji može isključiti elemenat u vremenu od 15 ns. Sklop je izveden u obliku troizvodnog elementa, koji ima ulazni, izlazni i priključak za uzemljenje, a spaja se na izlazni prilključak pobudnog stupnja, upravljačku elektrodu i uvod FET- a. Za po budni impuls integrirani sklop izgleda kao serijska dioda iza koje, izmedu upravljačke elektrode i uvoda, slijedi 10.4 V zaštitna zener dioda. Gledajuči prema natrag upravl-jačka elektroda FET-a vidi zaštitnu zener iodu i jedan 66 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana SCR elemenat. Za vrijeme dok pobudni impulsi dolaze na upravljačku elektrodu SCR je u "off" stanju. Kada pobuda prestane SCR brzo provede prazneči kapacitet upravljačka elektroda-uvod i FET postaje "off". Sklop, koji ima oznaku MDC1000 isporučuje se u TO-92, SOT-23 i SOT-223 kučištima. Cijena je izmedu 0.35 i 0.70 $/kom. za količine od 1000 kom. NOVI SKLOP U SOIC KUČIŠTU Firma "Internatironal Rectifier" dala je prije dvije godine na tržište integrirani sklop IR2110 u DIP. Sklop je nam-jenjen za pobudu MOSFET i IGBT tranzistora u mosnim spojevima izvora za napajanje i sklopova za upravljanje elektromotorima. Sada se taj sklop isporučuje u SOIC kučištu. Osnovne karakteristike sklopa su ; napon 500 V, nezavisna pobuda dva kanala s plivajučim gornjim izlazom i donjim izlazom kojemu je uzemljenje referenca. Sklop prekida na frekvencijama višim od 500 kHz u vremenu manjem od 20 ns u opterečenje od 500 pF. Pod oznakom IR2110S sklop košta 5.36 $ po komadu u količinama od 1000 komada. NOVI AKUMULATORI Thoshiba Corp. iz Tokija i Sanyo Electric Co iz Osake proizvode novi tip (nikal/metal- hibrid) akumulatora. Novi akumulator ima dvostruko veči kapacitet, za isti volumen, od Ni/Cd akumulatora. Novi akumulatori če se moči koristiti i u postoječim uredajima, jer su im karakteristike nabijanja i izbijanja slične Ni/Cd akumulatoru. Za početak je i cijena novih akumulatora približno dvos-truka u odnosu na Ni/Cd. PRECIZNA OPERACIONA POJAČALA Kao zamjenu za popularne standardne modele opera-cionih pojačala kompanija Burr-Brown dala je na tržište operaciono pojačalo OPA177. Pojačalo ima maksimalni ofset 10 jiV, 0.1 nV/°C maksimalni drift i 130 db minimalno pojačanje otvorene petlje. Ulazna struja namještanja je 1.5 nA, atipična struja mirovanja je 1.5 mA. Isporučuje se u 8 izvodnom keramičkom ili plastičnom kučištu, a takoder i u SO-8 kučištu. Pripremio: Miroslav Turina, dipl. ing. KOLEDAR PRIREDITEV 1991 MAJ 5. - 11. III.Evropska konferenca o rasti kristalov, Budimpešta 7.-10. JUROB91, razstava fleksibilne avtomatizacije in robotizacije, Ljubljana (info. GR tel. 311-022) 14.-16. SENSOR 91, Nurenberg (info. ACS Organisation, Von Munchahausen str. 29, D-3050, Wuns-torf 2) 15.-17. MIEL91, 19. jugoslovanska konferenca o mikroelektroniki, Beograd (info. MIDEM tel. 061/ 316-886) 19. - 24. MIPRO'91, Opatija (info. M.Filiferovič, tel 051/211-051) 22. - 24. MELECON 91, Ljubljana, (Info. IEEE Ljubljana, FER) 29. - 31. 8,h European Hybrid Microelectronics Conference, Rotterdam, (info. Eurocongres, Ko-ningslaan 52, NL 1075 AE Amsterdam)_ JUNIJ 3. - 7. XXXV. KONFERENCA ETAN, Ohrid 5.-7. TECHNOVA INTERNATIONAL, znanstveno, strokovni sejem za visoko tehnologijo in inovacije 11.-14. LASER 91 München (info. OZEHA Zagreb, tel. 041/421-322)_ SEPTEMBER 9.-12. ECOSS 12,12.evropska konferenca o znanosti površin, Stockholm - Uppsala (info. ECOSSS12 c/o CONGREX BOX 5619, S-11486, Stockholm) 18. - 20. SD91, Simpozij o elektronskih sestavnih delih in materialih, Portorož,(info. MIDEM Ljubljana, 319-170) 22. - 25. V. konferenca o senzorjih in njih uporabi, Edinbourgh 23. - 25. EVC-3,3. evropska vakuumska konferenca, Dunaj (info. W.Husinsky, Inst. f. Allgemeine Phys., TU Wien)_ OKTOBER 7. - 10. SODOBNA ELEKTRONIKA, mednarodna razstava, Ljubljana 8. - 9. YUTEL91, 25. Jugoslovanski simpozij o telekomunikacijah, Ljubljana (info EZS) 8. - 9. ISEMEC91, 27. Seminar o merilno-procesni tehniki, Ljubljana (info EZS) 10.-11. VAES91, 7. Simpozij o vodenju in avtomatizaciji elektroenergetskih sistemov, Ljubljana (info. EZS) 10.-11. EP91,13. Jugoslovanski simpozij o elektroniki v prometu, Ljubljana (info. EZS) 14.-18. ECASIA-91 4. evropska konferenca o uporabi metod za analizo površin in faznih mej, Budimpešta (Info. L.Kover, MTA ATOMKI, H-4001 Debrecen, p.f.51) 21. - 25. SYSTEMS 91 Muenchen (info. OZEHA Zagreb, tel. 041-421322) 22. - 26. INFORMATIKA/INTERBIRO, mednarodni sejem informatike, telekomunikacij in pisarniške opreme, Zagreb_ NOVEMBER 12.-16. PRODUCTRONICA 91 München (info. OZE-HA Zagreb, tel. 041/ 421-322)_ 67 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana NAVODILA AVTORJEM ' Informacije MIDEM je znanstveno-strokovno-dru-štvena publikacija Strokovnega društva za mi-kroelektroniko, elektronske sestavne dele in ma-teriale-MIDEM. Časopis objavlja prispevke domačih in tujih avtorjev, še posebej članov MIDEM, s področja mikroelektronike, elektronskih sestavnih delov in materialov, ki so lahko: izvirni znanstveni članki, predhodna sporočila, pregledni članki, razprave z znanstvenih in strokovnih posvetovanj in strokovni članki. Članki bodo recenzirani. Časopis objavlja tudi novice iz stroke, vesti iz delovnih organizacij, inštitutov in fakultet, obvestila o akcijah društva MIDEM In njegovih članov ter druge relevantne prispevke. Strokovni prispevki morajo biti pripravljeni na naslednji način 1. Naslov dela, imena in priimki avtorjev brez titul. 2. Ključne besede in povzetek (največ 250 besed). 3. Naslov dela v angleščini. 4. Ključne besede v angleščini (Keywords) in povzetek v angleščini (Abstract). 5. Uvod, glavni del, zaključek, zahvale, dodatki in literatura. 6. Imena in priimki avtorjev, titule in naslovi delovnih organizacij, v katerih so zaposleni. Ostala splošna navodila 1. Članki morajo biti tipkani na listih A4 formata v vrsticah dolžine 16 cm. Rob na levi strani mora biti širok 3.5-4 cm. 2. V članku je potrebno uporabljati SI sistem enot oz. v oklepaju navesti alternativne enote. 3. Risbe je potrebno izdelati s tušem na pavs ali belem papirju. Širina risb naj bo do 7.5 oz. 15 cm. Vsaka risba, tabela ali fotografija naj ima številko in podnapis, ki označuje njeno vsebino. Risb, tabel in fotografij ni potrebno lepiti med tekst, ampak jih je potrebno ločeno priložiti članku. V tekstu je potrebno označiti mesto, kjer jih je potrebno vstaviti. 4. Delo je lahko napisano in bo objavljeno v kateremkoli jugoslovanskem jeziku v latinici In v angleščini. Uredniški odbor ne bo sprejel strokovnih člankov, ki ne bodo poslani v treh izvodih. Avtorji, ki pripravljajo besedilo v urejevalnikih besedil, lahko pošljejo zapis datoteke na disketi (360 ali 1,2) v formatih ASCII, Wordstar (3.4,4.0), word-perfect, word, ker bo besedilo oblikovano v programu Ventura 2.0. Grafične datoteke so lahko v formatu HPL, SLD (AutoCAD), PCX ali IMG/GEM. Avtorji so v celoti odgovorni za vsebino objavljenega sestavka. Rokopisov ne vračamo. Rokopise pošljite na naslov Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana UPUTE AUTORIMA Informacije MIDEM je znanstveno-stručno-druš-tvena publikacija Stručnog društva za mikroelek-troniku, elektronske sestavne dijelove I materijale - MIDEM. Časopis objavljuje priloge domačih I stranih autora, naročito članova MIDEM, s podru-čja mikroelektronike, elektronskih sastavnih dije-lova in materijala koji mogu biti: izvorni znanstveni članci, predhodna priopčenja, pregledni članci, ¡zlaganja sa znanstvenih i stručnih skupova i stručni članci. Članci če biti recenzirani. Časopis takoder objavljuje novosti iz struke, oba-vijesti iz radnih organizacija, instituta i fakulteta, obavijesti o akcijama društva MIDEM i njegovih članova i druge relevantne obavijesti. Stručni članci moraju biti pripremljeni kako slijedi 1. Naslov članka, imena i prezimena autora bez titula. 2. Ključne riječi i sažetak (najviše 250 riječi). 3. Naslov članka na engleskom jeziku. 4. Ključne riječi na engleskom jeziku (3Key VVords) i sažetak na engleskom jeziku (Abstract). 5. Uvod, glavni dio, zaključni dio, zahvale, dodaci i literatura. 6. Imena i prezimena autora, titule i naslovi institucija u kojima su zaposleni. Ostale opšte upute 1. Priloži moraju biti strojno pisani na listovima A4 formata u redovima dužine 16 cm. Na lijevoj strani teksta treba biti rub širok 3.5 do 4 an. 2. U prilogu treba upotrebljavati SI sistem jedinica od. u zagradi navesti alternativne jedinice. 3. Crteže treba izraditi tušem na pausu ili bijelom papiru. Širina crteža neka bude do 7.5 odnosno 15 cm. Svaki crtež, tablica ili fotografija treba imati broj I naziv koji označuje njen sadržaj. Crteže, tabele i fotografije nije potrebno lijepiti u tekst, več ih priložiti odvojeno, a u tekstu samo naznačiti mjesto gdje dolaze. 4. Rad može biti pisan i biti če objavljen na bilo kojem od jugoslavenskih jezika u latinici i na engleskom jeziku. Autori mogu poslati radove na disketama (360 ili 1,2) u formatima tekst procesora ASCII, Wordstar (3.4. i 4.0), word, Wordperfect pošto če biti tekst dalje obracten u Venturi 2.0. Grafičke datoteke mogu biti u formatu HPL, SLD (AutoCAD), PCX ili IMG/GEM. Urednički odbor če odbiti sve radove koji neče biti poslani u tri primjerka. Za sadržaj članaka autori odgovaraju u potpu-nosti. Rukopisi se na vračaju. Rukopise šaljite na adresu: Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehnična zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana INFORMATION FOR CONTRIBUTORS Informacije MIDEM is professional-scientific-social publication of Yugoslav Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials. In the Journal contributions of domestic and foreign authors, especially members of MIDEM, are published covering field of microelectronics, electronic components and materials. These contributions may be: original scientific papers, preliminary communications, reviews, conference papers and professional papers. All manuscripts are subject to reviews. Scientific news, news from the companies, institutes and universities, reports on actions of MIDEM Society and its members as well as other relevant contributions are also welcome. Each contribution should Include the following specific components: 1. Title of the paper and authors' names. 2. Key Words and Abstract (not more than 250 words). 3. Introduction, main text, conclusion, acknowledgements, appendix and references. 4. Authors' names, titles and complete company or institution adress. General information 1. Papers should be typed on page format A4 in lines up to 16 cm long. Space on left side of the text should be at least 3.5 to 4 cm long. 2. Authors should use SI units and provide alternative units in parentheses wherever necessary. 3. Illustrations should be in black on white or tracing paper. Their width should be up to 7.5 or 15 cm. Each Illustration, table or photograph should be numbered and with legend added. Illustrations, tables and photografphs are not to be placed into the text but added separately. Hower, their position in the text should be clearly marked. 4. Contributions may be written and will be published in any Yugoslav language and in english. Authors may send theirfiles on formatted diskettes (360 or 1,2) in ASCII, Wordstar (3.4 or 4.0), word, wordperfect as text will be formated in Ventura 2.0. Graphics may be in HPL, SLD (AutoCAD), PVX or IMG/GEM formats. Papers will not be accepted unless three copies are received. Authors are fully responsible for the content of the paper. Manuscripts are not returned. Contributions are to be sent to the address: Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana, Yugoslavia 68 JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 1 3 4 4.3.4 • širina snopa izmedu tačaka polusnage • kut zračenja snopa izmedu točaka polovične snage • aro/i Ha 3paseK>eT0 Mefy TOHKUTe Ha nonywaKHoa ® sevalni kot med točkama polovične moči • emission beam angle between half-power points Kot z vrhom na optični osi emitorja, v katerem izhodna sevaln^ moč ni manjša kot polovica največje izhodne moči. 4.3.5 • Izlazni/ulazni ugao • izlazni/ulazni kut • M3ne3eH/B.ne3eH aron • izstopni/vstopni kot • exit/entrance angle Kot med izstopnim/vstopnim vektorjem sevanja in osjo vlakna ali snopa vlaken. 4.3.6 • pobudni ugao • uzbudni kut • HHjeKunoHeH aron, B036yAeH aro/i • vnašalni kot • launch angle < \ Kot med vektorjem vpadnega sevanja in osjo optičnega vzbujalnika {vnašal nika). 4.3.7 • meridijanska ravan • meridijanska ravnina • MepnAtfjaHCKa paMHMHa • meridianska ravnina • meridian plane Katerakoli ravnina, ki gre skozi optično os. 4.3.8 • meridijanski zrak • meridijanska zraka • MepnAnjaHCKu 3paK • meridianski žarek • meridian ray Žarek v meridianski ravnini. 4.3.9 • kosi zrak; nemeridijanski.zrak • kosa zraka • HeMepHflMjaHCKM 3paK • poševni žarek ® skew ray Žarek, ki ni v meridianski ravnini. Pri ravnem vlaknu potuje poševni žarek do vijakasti poti vzdolž vlakna, ne da bi sekal os vlakna. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 1 2 3 { 4 4.3.10 • paraksijalni zrači • paraksijalne zrake • napaKcujanNu 3pauu • obosni žarki • paraxial rays Žarki, ki so približno vzporedni z optično osjo. 4.3.11 • optička osa • optička os • OnTUHKa 0CK3 • optična os • optical axis Simetrijska os optičnega sistema. 4.3.32 • optički kanal • optički kanal • onTH4Kn Kana/i • optični kanal • optical channel Optično sredstvo za prenos signalov. 4.3.13 • profil indeksa prelamanja • profil indeksa loma • npo0nn na uhaskcot Ha npeKpujyBai-be • profil lomnega količnika • refractive index profile Porazdelitev lomnega količnika vzdolž premera v povprečnem prerezu vlakna. 4.3.14 • največa prornena indeksa prelamanja • največa promjena indeksa ioma • aajroneMa sapHjaunja Ha MHAeKcoT Ha npetcp-i o^saH^e • največja sprememba lomnega količnika ® maximum index variation Razlika med največjo vrednostjo lomnega količnika v strženu in vrednostjo lomnega količnika v optični lupini. 4.3.15 • profil indeksa prelamanja vlakna sa skokovi-tom promenom • profil sa skokovitom promjenom indeksa lom; • npo4>nri co CKOKOBma npovena Ha nH^eKcoT na npeKpujyBai-be • nezvezni profil lomnega količnika | • step index profile izraz, ki opisuje naglo spremembo lomnega količnika pri prehodu med dvema homogenima elementoma vlakna z nevezano spremembo lomnega količnika. Na primer: rs (r) = nj r < a • n (r) = nj r > a "i > nj JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 1 T 4 4.3.16 • profil indeksa prelamanja sa kontinualnom promenom • profil s kontinuiranom promjenom indeksa loma • npotjnin co nocreneHa npoweHa Ha hmackcot - Ha npeKpujyB2H=e • zvezni profil lomnega količnika • graded index profil • Zvezna sprememba lomnega količnika vzdolž premera vlakna. Eden \ izmed načinov izražanja je naslednji: fnf — {nf — n|) 'i~)a; r2 — lomni količnik lupine, nj — lomni količnik stržena, a — koeficient, ki je odvisen od valovne dolžine, za katero je vlakno projektirano, in od optičnih parametrov snovi, iz katerih je vlakno izdelano (lomni količnik in disperzija snovi). 4.3.17 • parabolični profil • parabolični profil • napaBonuMeH npo4>nn • parabolni profil (lomnega količnika) « parabolic profile Vlakno, pri katerem se lomni količnik spreminja po obrazcu: n(r)-n, -[1 -A(-)2]172 3 kjer je: r — polmer, računan od osi vlakna, A,a — konstanti, nt — lomni količnik za r = 0. 4.3.18 • dužina optičkog puta • dužina optičkog puta • flon>KHHa na onTnsK3T3 naTetca ® dolžina optične poti • optica! path length Zmnožek elementa poti in lomnega količnika n. Če je n odvisen samo od položaja na poti, je: dolžina optične poti — n • ds, kjer je: ds — element poti. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 4.4 Numerična odprtina ! 2 3 4.4.1 « numerička apertura • numerical aperture — das ' e numerička apertura e HyMepMHKa aneprypa — K/iacHHHa » numerična odprtina 4.4.2 « numerička apertura viakana • fibre numerical aperture e numerička apertura vlakna a HyMepuMKa aneprypa Ha onruHKOTO enaKHo e numerična odprtina vlakna Sprejemni kot optičnega sistema v meridianski ravnini, definiran z obrazcem: NA = n • sin 6 kjer je: NA — numerična odprtina, 9 — k6t med optično osjo vlakna in meridiartskim žarkom, — lomni količnik sredstva, v katerem se meri k6t. D m Co tO cr "S" Za optična vlakna se numerična odprtina določa z lomnima količnikoma stržena in lupine: NA = V n] -ni. kjer sta ns in n2 lomna količnika stržena oz. lupine vlakna pri vlaknu z nezvezno spremembo lomnega količnika. Pri vlaknih z zvezno spremembo lomnega količnika je nj največja vrednost lomnega končnika v strženu in n2 najmanjša vrednost v fuoini. Opomba: Obrazec je pomemben za razumevanje prenosa z optičnimi vlaknom, vendar se v praksi uporabljajo druge definicije, ki upoštevajo še druge pojave pri prenosu (diferenčno slabljenje rodov, izgube zaradi mikro upogibanja itd.).