Лабораторная работа - Описание конструкции элементов полупроводниковых ИМС с эскизами поперечных сечений
скачать (65.2 kb.)
Доступные файлы (3):
| n1.doc | 147kb. | 13.05.2011 23:51 |  скачать |
| n2.png | 2kb. | 02.03.2011 00:52 | скачать |
| n3.png | 4kb. | 02.03.2011 00:27 | скачать |
- Смотрите также:
- Курсовой проект - Разработка конструкции гибридной интегральной микросхемы генератора [ курсовая работа ]
- Руководство по подбору сечений элементов строительных стальных конструкций [ стандарт ]
- Моменты и силы [ документ ]
- Моменты и силы [ документ ]
- по сопротивлению материалов [ документ ]
- Описание системы (Рекламное агентство) [ лабораторная работа ]
- Контрольная работа [ документ ]
- Изучение полупроводниковых структур с двумя взаимодействующими переходами [ лабораторная работа ]
- Руководство по подбору сечений элементов строительных стальных конструкций. ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ. в 4 частях, 1991г [ стандарт ]
- Моделирование и оптимизация технологических процессов. Тема - Исходная информация о внешнем виде и конструкции швейного изделия [ лабораторная работа ]
- №1 (ФОЭ, СибГУТИ) [ лабораторная работа ]
- Создание элементов в редакторе печатных плат ACCEL РСВ: резистора, конденсатора, диода и других электрических компонентов [ лабораторная работа ]
n1.doc
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.
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. |
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 | |
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.)