Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лабораторная работа - Описание конструкции элементов полупроводниковых ИМС с эскизами поперечных сечений - файл n1.doc


Лабораторная работа - Описание конструкции элементов полупроводниковых ИМС с эскизами поперечных сечений
скачать (65.2 kb.)

Доступные файлы (3):

n1.doc147kb.13.05.2011 23:51скачать
n2.png2kb.02.03.2011 00:52скачать
n3.png4kb.02.03.2011 00:27скачать


n1.doc


  1. Цель работы


1. Изучить свойства и конструкцию исходных пластин (загото­вок) для изготовления полупроводниковых ИМС.

2. Изучить конструкцию семи типов полупроводниковых ИМС по заданному варианту.

3. Изучить конструкцию и зарисовать эскизы топологии трех ак­тивных и одного пассивного элементов полупроводниковых ИМС по заданному варианту.

4. Произвести оптические измерения топологических размеров элементов и нанести их на эскизы топологии.


  1. Краткое описание конструкции элементов полупроводнико­вых ИМС с эскизами поперечных сечений


А) Диффузионный резистор

Резисторы полупроводниковых ИМС формируются на основе слоев: эмиттерного, базового, и базового под эмиттерным (пинч - ре­зисторы). Реже используют слои, полученные ионным легированием. Так как базовый и эмиттерный слои получают диффузией, то и ре­зисторы называют диффузионными.

Широкое применение диффузионных резисторов в ПИМС опре­деляется возможностью формирования их в едином технологическом цикле одновременно с базовыми и эмиттерными областями биполяр­ных транзисторов. Это упрощает технологический процесс.

На рис. 1 а приведена конструкция диффузионного резистора на основе базового р-слоя. Величину сопротивления резистора R определяют но формуле:

R = ps I /b = рsКф, ( 3 )

где:

ps - удельное поверхностное сопротивление базового слоя, om/d:

I - длина резистора;

b - ширина резистора;

Кф- коэффициент формы резистора.
Как видно из рисунка, тело резистора размещается в кармане n-типа проводимости, который размещается в пластине p-типа. Для нормаль­ной работы резистора р-n-переход карман - пластина должен быть за­крыт (смещен в обратном направлении). Это достигается подачей на пластину самого низкого потенциала микросхемы. Подключение ре­зистора к другим элементам схемы осуществляется через контактные окна с помощью алюминиевых проводников металлизации.



Рис. 1. Конструкция резисторов:

а - диффузионного в базовом слое;

б - диффузионного в эмнттерном слое;

в - пинч-резистора на базовом слое.
Б) МДП конденсатор

Конструкция приведена на рис. 2. Нижняя обкладка такого конденсатора образована n+ - эмиттерным слоем, диэлектриком является окись кремния, а верх­няя обкладка алюминиевая. Отсюда следует, что МДП - конденсатор полностью совместим с технологией производства полупроводнико­вых ИМС и не требует дополнительных технологических операций. Величина емкости определяется по формуле:

С = Со • S ( 4 )

0

где: С0 = —— - удельная емкость проводящего слоя на пластину,

d

пФ/мм2;

S - площадь перекрытия обкладок;

- диэлектрическая проницаемость окиси кремния;

d - толщина диэлектрика.

Для получения больших удельных емкостей необходимо применять тонкий диэлектрик, однако это приводит к уменьшению пробив­ного напряжения конденсатора.


Рис. 2. Конструкция МДП конденсатора.

В) Конструкции МДП - транзисторов

МДП - транзисторы, наряду с полевыми транзисторами, о кото­рых будет написано ниже, являются униполярными, поскольку работа их основана на использовании носителей только одного типа — основных. Принцип работы МДП - транзистора основан на модуля­ции сопротивления проводящего канала между истоком и стоком под действием потенциала затвора. Для упрощения изложения материала далее будут рассматриваться МДП - транзисторы с индуцированным каналом, т. е. с каналом, который наводится в области между истоком и стоком только при наличии потенциала на затворе.

Различают по типу проводимости канала n - канальные (рис.3 а) и р - канальные ( рис.3 б ) МДП - транзисторы. Отметим, что у n - МДП - транзисторов быстродействие больше, так как подвижность основных носителей - электронов больше, чем дырок.

Как видно из рисунков, МДП - транзистор имеет 4 вывода: ис­ток, сток, затвор и подложка. При симметричной конструкции исток и сток в МДП - транзисторах обратимы и их можно поменять местами при включении транзисторов в схему,

Основными конструктивными параметрами МДП - транзистора являются длина канала Ik и ширина канала bk. Для обеспечения на­дежного наведения канала с учетом возможного несовмещения от­дельных областей затвор должен располагаться над каналом с некото­рым перекрытием.

Особенностью МДП ИМС является то, что в качестве пассивных элементов используют МДП - транзисторы. При использовании МДП транзистора в качестве резистора необходимо на его затвор подавать постоянное напряжение, величина которого будет определять номинал сопротивления. В качестве конденсаторов в МДП ИМС используют емкость затвор - подложка или барьерную емкость р-n-перехода сток ( исток ) - подложка.




















Рис 3. а) б)

Материал пластины

Характерные приз­наки внешнего вида

Область применения

Параметры и характеристики, определяющие область применения

1. кремний

Светло голубая, поверхность зеркальная, риски имеются


Создание полупроводниковых ИМС и дискретных кремниевых диодов и транзисто­ров.

Отличные диэлектрические и технологические свойства, стабильный окисел, его природные запасы велики. Верхний диапазон температур кремния достигает 120- 150°С, а нижний пре­дел — минус 70°С. В производстве микросхем используется в виде пластин толщиной 200 - 400 мкм и диаметром до 200 мм.

2. германий


Металлический, зеркальная поверхность, рисок нет

Создание дискретных германиевых диодов и транзисторов для гибридных ИМС и микро­сборок.


Подвижность носителей заряда ( электронов и дырок ) в гер­мании значительно выше, чем в кремнии. Поэтому германиевые тран­зисторы но сравнению с кремниевыми при прочих равных условиях будут более высокочастотными.

Из-за сравнительно малой ширины запрещенной зоны( 0.66 эВ при Т=27°С ) предельная рабочая температура составляет лишь 70-80°C.


3. арсенид галлия


Фиолетовый, зеркальная поверхность, рисок нет

Создание быстродействующих устой­чивых к температурным воздействиям полупроводниковых и полу­проводниковых совмещенных ИМС

Высокая подвижность носителей заряда, сравнительно большая ширина запрещенной зоны.


4. фосфид галлия

Коричневый, зеркальная поверхность, рисок нет

Создание полупроводниковых светоизлучающих приборов видимого диапазона (светодиодов)

Са­мая большая ширина запрещенной зоны и низкая подвижность носителей зарядов.
3. Характеристики исходных полупроводниковых пластин


  1. Характеристики и параметры ПИМС



Обозна-­

чение микросхемы

Выпол­-

няемая

функция

Способ

изоляции

элементов

микро-

схемы

Количество

внешних

кон­тактных

площадок

Кол-во

элементов N

Степень

интеграции К=lgN

Плот­ность

упаковки, Kv, см-3

Приме­чание

564КТ3

4 двнунапр. ключа


комбин.

14


52

2

0,4



140УД6

операционный усилитель

обр. см.

p-n пер.

7

64

2

1,4664




К590КН9

2 ключа управления

комбин.

9

62

2

0,2198




132РУ2

ОЗУ на 1кбит.

комбин.

16

7126

4

25,2695




134ЛА2

8 элем. И-НЕ

обр. см.

p-n пер.

16

9

1

0,0614




134ТМ2

D-триггер

обр. см.

p-n пер.

10

28

2

0,1911




564ЛЕ10

3 элем. 3 ИЛИ-НЕ

комбин.

14

54

2

0,4154






  1. Эскизы топологий активных и пассивных элементов






Вывод:

при подготовки к лабораторной работе были изучены: характеристики полупроводниковых пластин, конструкция и топология элементной базы активных и пассивных элементов. В ходе выполнения лабораторной работы были рассмотрены исходные пластины для изготовления ИМС, а также 7 видов самих ИМС, заполнены таблицы с описанием основных характеристик ИМС и заготовок, а также изучены транзистор и резистор реальной ИМС, выполнены их рисунки и разрез по заданию.


Скачать файл (65.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации