Guide de fabrication de circuit MMIC (composant passif)

Guide de fabrication de circuit MMIC (composant passif)
Deux types de condensateur peuvent être conçus au Centre Poly-Grames. Condensateur à
contact flottant et condensateur simple à plaque parallèle.
La figure 1 ci-dessous montre un condensateur à contact flottant. Ce condensateur est
composé de deux plaques parallèles sur le dessus et le retour s’effectue par la plaque
flottante en dessous. La plaque du dessous est isolée par une couche mince de SiO de 250
nm. Suite à des mesures effectuées sur cette structure la constante diélectrique du SiO est
de 5. L’écart entre la mesure et la valeur théorique du SiO provient en partie de la
manière que le SiO est déposé sur le substrat. Les contacts sont en Or et le tab du dessous
est en Chrome.
Air bridge 40 µm X 60 µm
Plaque parallèle du dessus
Diélectrique SiO ε=5
Contact du dessous flottant
Figure 1
La figure 2 montre la coupe du condensateur. L’épaisseur du diélectrique minimal est de
150 nm limité pour des raisons de rigidité diélectrique. La grandeur des plaques peut
varier pour obtenir les valeurs de condensateur voulu. Un logiciel de calcul de capacité
est disponible pour le design. ( Condo.exe)
Métal du dessus
Pont a air
SiO
Conducteur
Substrat
Métal du
dessous flottant
IN
OUT
Circuit équivalent
Figure 2
La capacité équivalente est la moitié de chaque capacité.
Pour le dessin des circuits incluant des capacités 3 masques sont requis. Le premier
masque sert à la gravure de l’électrode du dessous ( Flottant) en Chrome. Le deuxième
sert à l’isolation pour la déposition des ponts à air. Et le troisième est le dessin pour les
conducteurs.
Masque du conducteur flottant
Masque d’isolation des ponts à air
Masque des conducteurs
Figure 3
Des marques d’alignement sont nécessaires sur chaque masque. Il faut bien se souvenir
que la première couche est une gravure du chrome. La deuxième opération est un lift-off
de la couche de SiO en utilisant le premier masque, donc les marques d’alignement sont
les mêmes. La troisième étape consiste à déposer du métal en laissant de la résine là ou
seront les ponts à air. Ce masque sera aligner sur la première maque tout en respectant les
dimensions de ce dernier. La dernière étape est la gravure des conducteurs. Encore une
fois les marques d’alignement sont correspondantes à la première couche ( voir dessin ).
Afin de faciliter l’alignement en rotation des masques (l’un par rapport a l’autre) des
lignes d’encadrement sur la première couche sont nécessaires.
Capacité simple :
Des capacités simples sont aussi réalisables.
Entrée pour
probe de
mesure
Contact du
pont à air
Diélectrique
Figure 4
La figure 4 montre une capacité simple faite pour être directement mesurée sous pointe.
Un côté de la capacité est sur la ligne centrale et l’autre relié à la masse par le pont à air.
La figure 5 montre une vue de coupe de la construction de ce condensateur.
Métal du dessus
Métal du dessous
SiO
Substrat
Figure 5
Pour les masques les étapes de fabrication sont les mêmes que celles du condensateur à
contact flottant.
Inductance:
Figure 6
La figure 6 montre une photo d’une inductance de 250 µm carré dont la conception est
faite pour mesurer sous pointe. La largeur des lignes est de 10 µm. Le pont à air fait le
contact entre la masse et le milieu de l’inductance.
La fabrication d’inductance est plus simple que celle des capacités. Toutefois trois
masques sont requis voir figure 7.
Masque des conducteurs
Point de contact des ponts à air
Masque pour la gravure du pont à air
Figure 7
Paramètre de fabrication
Largeur de ligne min
Espace entre deux lignes min
Dimension du plot de contact de l’Air bridge
Largeur de pont minimum
Longueur de pont minimum
Épaisseur du conducteur
Matériel du conducteur
Diélectrique pour les condensateurs
Épaisseur du diélectrique
Substrat
Alumine
Substrat
Silicium FZ 30KΩ
Substrat
GaAs Undoped avec EPI 1um total
Largeur du trait de coupe
Dimension du circuit Alumine, Silicium
Dimension du circuit GaAs
Type de fichier pour dessin de masque
Fonction supportée
Temps de fabrication
10 µm
10 µm
20 µm
40 µm
4 fois la largeur
1 µm
Or
SiO ε=5
150 nm
H=254 µm ε= 9.9
H=500 µm ε= 11.6
H=550 µm ε= 12.85
300 µm
25.4 mm X 25.4 mm
15 mm X 15 mm
.dxf version 13
Polyline
2 semaines
Le logiciel du Laser Photoplotter n’est pas compatible avec tous les types de lignes
qu’offre Autocad. Contacter Jules Gauthier connaître la procédure de génération de
dessin compatible avec le Laser Photoplotter