- •Электроника
- •Содержание
- •1.1 Основы алгебры логики………………………………………………..5
- •1 Цифровые интегральные микросхемы
- •1.1 Основы алгебры логики
- •1.1.1 Основные определения
- •1.1.2 Некоторые логические функции и реализующие их логические элементы
- •1.1.3 Основные законы и соотношения алгебры логики
- •Сочетательный закон
- •Распределительный закон
- •1.2 Параметры цифровых интегральных микросхем
- •1.2.1 Параметры цифровых интегральных микросхем (цимс), имеющие размерность напряжение.
- •1.2.2 Параметры, соответствующие размерности тока.
- •1.2.3 Параметры, имеющие размерность мощности.
- •1.3.2 Характеристики дтл.
- •1.4 Транзисторно – транзисторная логика.
- •1.5 Ттл со сложным инвертором.
- •1.6 Ттл с открытым коллекторным выходом.
- •1.7 Ттл с тремя состояниями на выходе
- •1.8 Транзисторно-транзисторная логика Шоттки
- •1.9 Комплиментарная мдп логика
- •2 Операционные усилители
- •2.1 Параметры и характеристики оу
- •2.3 Дифференциальный усилитель
- •2.4 Составной транзистор
- •2.5 Источник тока
- •2.6 Схема сдвига уровня
- •2.7 Эмиттерный повторитель
- •2.8 Инвертирующий усилитель на оу.
- •2.9 Неинвертирующий усилитель
- •3 Технологические основы производства полупроводниковых интегральных микросхем
- •3.1 Подготовительные операции
- •3. 2 Эпитаксия
- •3.3 Термическое окисление
- •3.4 Литография
- •3.5 Легирование
- •3.5.2 Ионная имплантация.
- •3.6.1 Термическое (вакуумное) напыление.
- •3.6.2 Катодное напыление.
- •3.6.3 Ионно-плазменное напыление.
- •4 Полупроводниковые
- •4.1 Методы изоляции элементов в ппимс
- •4.1.1 Изоляция элементов обратно смещенными pn-переходами.
- •4.1.2 Резистивная изоляция.
- •4.1.3 Диэлектрическая изоляция
- •4.2 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
- •4.2.1 Этапы изготовления
- •4.2.2 Распределение примесей.
- •4.2.3 Эквивалентная схема.
- •4.3 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
- •4.4 Разновидности биполярных транзисторов
- •4.4.1 Многоэмиттерный транзистор.
- •4.4.2 Транзистор с барьером Шоттки.
- •4.4.3 Транзисторы р-n-р
- •4.5 Интегральные диоды
- •4.6 Полевые транзисторы
- •4.6.1 Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
- •4.6.3 Мноп-транзистор.
- •4.7 Полупроводниковые резисторы
- •4.7.1 Диффузионные резисторы.
- •4.7.2 Ионно-легированные резисторы.
- •4.8 Полупроводниковые конденсаторы
- •5.1 Подложки гимс.
- •5.2 Резисторы.
- •5.3 Конденсаторы
- •5.4 Катушки индуктивности
5.1 Подложки гимс.
Подложки в ГИМС играют очень важную роль. Во-первых, подложка является конструктивной основой микросхемы: на неё наносят в виде пленок пассивные элементы схемы и размещают контакты для подключения микросхемы к аппаратуре. Во- вторых, от материала подложки и его обработки существенно зависят параметры осаждаемых пленочных слоев и надежность всей микросхемы.
Материал подложки должен обладать:
- высоким удельным электрическим сопротивлением,
- быть механически прочным при небольших толщинах,
- химически инертным к осаждаемым веществам,
- иметь высокую физическую и химическую стойкость при нагревании до нескольких сот градусов,
- не выделять газов в вакууме,
- обладать хорошей полируемостью поверхности,
- иметь хорошую адгезию (механическое сцепление, прилипаемость) к напыляемым пленкам,
- иметь хорошую теплопроводность,
- иметь температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛ) по возможности близким к ТКЛ напыляемых слоев,
- быть недефицитным и иметь невысокую стоимость.
Большинству из этих требований удовлетворяют стекло и керамика. К недостаткам подложек из стекла следует отнести малую теплопроводность, а подложек из керамики – шероховатость поверхности.
В настоящее время для подложек ГИМС в основном применяют ситалл и фотоситалл. Они представляют собой стеклокерамический материал, получаемый путем термообработки (кристаллизации) стекла. По своим свойствам они превосходят свойства исходного стекла и отвечают всем выше перечисленным требованиям.
Подложки, применяемые для ГИМС, имеют, как правило, квадратную или прямоугольную форму (таблица 5.1).
Таблица 5.1
Ширина, мм |
10 |
10 |
10 |
12 |
16 |
16 |
16 |
20 |
24 |
30 |
Длина, мм |
10 |
12 |
16 |
30 |
20 |
30 |
60 |
24 |
30 |
48 |
5.2 Резисторы.
Структура и конфигурации пленочного резистора показаны на рисунке 5.2. Как видим, в общем случае конфигурация пленочного резистора такая же, как диффузионного (рисунок 4.17). Она может быть полосковой (рисунок 5.2б) или зигзагообразной (рисунок 5.2в).
Рисунок 5.2
Расчет сопротивления можно проводить по формуле R=RSKФ, где RS - удельное сопротивление слоя зависит от его толщины и материала и KФ =l/b- коэффициент формы. Коэффициент формы лежит в пределах 0,1 – 50.
Типичные значения RS и удельной мощности рассеивания Р0 приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2
Материал |
RS, Ом |
Р0, мВт/мм2 |
Материал |
RS, Ом |
Р0, мВт/мм2 |
Хром |
10-50 |
20 |
Рений |
200-300 |
30 |
Нихром |
300 |
20 |
Сплав МЛТ-3 |
500 |
20 |
Тантал |
20-100 |
30 |
Сплав РС-3001 |
1000-2000 |
20 |
Нитрид тантала |
200 |
30 |
Сплав РС-3710 |
3000 |
20 |
Кермет |
103-104 |
20 |
Паста |
102-105 |
20 |
Примечание: паста используется в толстопленочных ГИМС.
Разброс значений сопротивлений составляет: без подгонки 5%, а с подгонкой - 0,05%, ТКС - 0,2510-4С.
Из выше сказанного можно сделать следующие выводы:
- диапазон сопротивлений пленочных резисторов несравненно шире, чем полупроводниковых (диффузионных и ионно-легированных);
- тонкопленочная технология обеспечивает более высокую точность и стабильность резисторов;
- подгонка обеспечивает существенное уменьшение разброса (допусков) сопротивлений; следовательно, возможность такой подгонки является важным преимуществом пленочных резисторов;
Подгонку резисторов можно осуществлять разными способами. Простейший, исторически первый способ состоит в частичном механическом соскабливании резистивного слоя до того, как поверхность ИС защищается тем или иным покрытием. Более совершенными являются методы частичного удаления слоя с помощью электрической искры, электронного или лазерного луча. Разумеется, все эти способы позволяют только увеличивать сопротивление резистора. Наиболее совершенный и гибкий метод состоит в пропускании через резистор достаточно большого тока. При токовой подгонке одновременно идут два процесса: окисление поверхности резистивного слоя и упорядочение его мелкозернистой структуры. Первый процесс способствует увеличению, а второй - уменьшению сопротивления. Подбирая силу тока и атмосферу, в которой ведется подгонка, можно обеспечить изменение сопротивления и в ту, и в другую сторону на ±30% с погрешностью (по отношению к желательному номиналу) до долей процента.