4. Анализ топологии и параметров микросхемы памяти

Задачей исследования является оценка величины информационной емкости Е микросхемы памяти посредством ее визуального анализа.

4.1. По указанию преподавателя выберите исследуемую микросхему памяти и установите ее на рабочий стол микроскопа.

Настройте микроскоп для визуального осмотра конкретной микросхемы так, чтобы были видны (окуляр 5х или 10х) микротранзисторы в матрице накопителя ИМС и элементы схемы управления, локализованные по краям матрицы.

Предварительно оцените геометрические размеры матрицы (площадки с размерами Х - длина; Y - ширина), на которой находятся две "страницы" накопителя микросхемы (рис. 6.11, а). Определите величину площади матрицы S = 2XY (табл. 6.4).

Таблица 6.4

Результат исследования микросхемы с планарными полевыми транзисторами

Топология	X, Y	s1	S	NX	NY	E
Рисунок планарной структуры накопителя	?	?	?	?	?	?

4.2. Ознакомитесь с топологией данной микросхемы. Зарисуйте отдельные видимые структуры (в частности, отдельных МОП-транзисторов, проводников и т. п.), аналогично представленным на рис. 6.6, 6.7.

Отметим, что применяемая оптика позволяет рассмотреть только общую структуру матрицы накопителя, без деталей структуры МОП-транзистора.

4.3. Оцените примерные размеры отдельного МОП-транзистора и площадь s₁, им занимаемую. Нарисуйте его топологию.

4.4. Оцените степень интеграции К данной микросхемы и ее информационную емкость Е. С этой целью необходимо, постоянно наблюдая в микроскоп за транзисторами микросхемы, передвигаться по периметру "страниц" накопителя. Подсчитайте полное количество транзисторов по горизонтали N_Х и вертикали N_Y матрицы. Произведение N_XN_Y характеризует степень интеграции данной микросхемы и ее информационную емкость E.

4.5. Выключите установку.

Отчетные материалы

В лабораторной тетради представляются:

– заполненные таблицы;

– рисунки, топология, расчеты степени интеграции схемы ситалловой подложке;

– рисунки, топология, расчеты степени интеграции твердотельной схемы на биполярных транзисторах;

– рисунки, топология, расчеты степени интеграции твердотельной схемы на полевых транзисторах;

– расчеты степени интеграции микросхемы памяти.

К защите представляется РГЗ с задачами по темам: ″Биполярные транзисторы″, ″Полевые транзисторы″, ″Технология производства микросхем″.

Приложение

Задачи по темам Аналоговая и Цифровая Электроника

Теоретические сведения, необходимые для решения задач, в основном, приведены в пособиях [1] – [7], настоящем лабораторном практикуме и рекомендованной литературе.

П1. Элементы электронных схем

Задача 1.1. В чистый Si добавили пятивалентную примесь, в результате чего образовался полупроводник, называемый…А: собственный; Б: донорный; В: акцепторный; Г: грязный.

Задача 1.2. В чистый Ge добавили трехвалентную примесь, в результате чего образовался полупроводник, называемый…А: собственный; Б: донорный; В: акцепторный; Г: грязный.

Задача 1.3. При увеличении температуры сопротивление металлического проводника…А: растет; Б: падает; В: не изменяется; Г: зависит от типа металла.

Задача 1.4. Какая из указанных кривых (рис. П1.1) соответствует изменению удельного электрического сопротивления  примесного полупроводника от температуры.

Рис. П1.1 Рис. П1.2

Задача 1.5. Термисторы (ТК < 0) могут быть изготовлены на основе…А: металлов; Б: только собственных полупроводников; В: любых полупроводников; Г: позисторов.

Задача 1.6. Какие носители заряда являются основными в кристалле Si с примесью As? А: электроны; Б: дырки; В: ионы доноров; Г: ионы акцепторов.

Задача 1.7. Какие носители заряда являются основными в кристалле Ge с примесью In? А: электроны; Б: дырки; В: ионы доноров; Г: ионы акцепторов.

Задача 1.8. При исследовании датчика Холла (рис. П1.2) стрелка вольтметра, измеряющего напряжение Холла, отклонилась влево. Направления тока I_п, индукции В показаны на рис. П1.2. Данный полупроводник: А: дырочный; Б: собственный; В: акцепторный; Г: донорный.

Задача 1.9. Кристаллы Ge и Si находятся при Т = 300 К. Кристаллы легированы донорной примесью с концентрацией доноров N_д =10²² м^3. В каком кристалле больше основных носителей? Температура полной ионизации примесей Т_и < 100 K. А: в Ge; Б: в Si; В: одинаковое количество; Г: зависит от степени легирования.

Задача 1.10. Кристаллы Ge и Si находятся при Т = 300 К. Кристаллы легированы донорной примесью с концентрацией доноров N = 10²² м^3. В каком кристалле больше неосновных носителей? Температура полной ионизации примесей Т_и < 100 K, закон действующих масс np = n_i². А: в Ge; Б: в Si; В: одинаковое количество; Г: зависит от степени легирования.

Задача 1.11. Кристаллы Ge и Si находятся при Т = 300 К. Кристаллы легированы донорной примесью с концентрацией доноров N = 10²² м^3. В каком кристалле меньше неосновных носителей? А: в Ge; Б: в Si; В: одинаковое количество; Г: зависит от степени легирования.

Задача 1.12. Сопротивление какого элемента зависит от приложенного напряжения? А: термистор; Б: позистор; В: варикап; Г: варистор.

Задача 1.13. У какого элемента емкость зависит от приложенного напряжения? А: у термистора; Б: у позистора; В: у варикапа; Г: у варистора.

Задача 1.14. У какого элемента сопротивление увеличивается с ростом температуры? А: у термистора; Б: у позистора; В: у варикапа; Г: у варистора.

Задача 1.15. Чем больше концентрация основных носителей, тем…А: больше сопротивление полупроводника; Б: меньше проводимость полупроводника; В: больше концентрация неосновных носителей; Г: меньше концентрация неосновных носителей.

Задача 1.16. Что является свободными носителями заряда в полупроводнике р-типа? А: Электроны и дырки; Б: только дырки; В: только электроны; Г: доноры.

Задача 1.17. Что является свободными носителями заряда в собственном полупроводнике? А: электроны и дырки; Б: только дырки; В: только электроны; Г: доноры.

Задача 1.18. Как влияет на фотопроводимость  полупроводника излучение, если его частота  стала меньше, чем значение красной границы_кр? А: растет; Б:  падает; В:  больше не изменяется; Г:  исчезает.