Экономика және ақпараттық технологиялар колледжі
Курстық жұмыс
Тақырыбы: «Интегралды микросхемалар құрылымы және техникалық пайдалану»
Дайындаған: 11-512 топ студенті
Наурызғали А.Ә
Тексерген: арнайы пән оқытушысы
Жексемгазиева Ж.Н
Орал 2016
ЖОСПАР
Кіріспе.......................................................................................................................3
Негізгі бөлім
Интегралды микросхемалардың активтік элементтері..............................4
Цифрлық интегралдық схемалар.................................................................7
1.3. Аналогтық интегралдық микросхемалар..................................................14
1.4. Интегралды схемалардың түрлері.............................................................18
1.5. Микросхеманың пассивтік элементтері....................................................21
Екінші бөлім
2.1. Интегралды микросұлбаларды таңбалау..................................................24
2.2. Логикалық элементтердің ИМС-ы.............................................................26
2.3. ИМС жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлер...................................29
2.4. ИМС құрылымы..........................................................................................31
2.5. ИМС-ның классификациясы, шартты белгілері және корпустарының түрлері.....................................................................................................................32
Қорытынды ...........................................................................................................35
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі........................................................................36
Кіріспе
Қазіргі таңдағы радиоэлектронды аппараттарға қойылып отырған талаптарға сұраныстарды қанағаттандыру, микроминиатюралық құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай микроминиатюралық-электрондық құрылғылар өте күрделі және көпэлементті болып келеді. Бұл бағыттағы жұмыстарда, электрондық құрылғыларды жасағанда, олардың құрамына кіретін элементтерді кішірейту және сол элементтерді атқаратын қызметіне қарай топтастыру маңызды мәселе.
Осы
заманғы физиканың, химияның, металлургияның
және басқа да салалардың қол жеткен
жетістіктерінің арқасында, 1
ауданшаға бірнеше мыңдаған элементтерді
интеграциялау (жинақтау) дәрежесіне
қарай интегралдық схемалар
алуға
мүмкіндік туды.
Интегралды микросхема (ИМС) деп, кристалға біріктірілген активтік және пассивтік элементтердің байланысқан электрлік жиынынан тұратын микроэлектрондық бұйымдарды немесе ортақ төселімде тораптың функциялық біткен түрін айтады. Электр радиобөлшектерінің дайындалып жасалуы және олардың араларының қосылып біріктірілген технологиялық процестерін интегралдық деп атайды. Технологиялық әдіспен дайындалуына байланысты микросхемалар жартылай өткізгіштік, пленкалы, бірлескен және гибриттік деп бөлінеді.
Курстық жұмыстың тақырыбы - «Интегралды микросхемалар құрылымы және техникалық пайдалану».
Курстық жұмыстың мақсаты – интегралды микросхемалар түрлерін және құрылымын зерттеу және интегралды микросхемаларді таңбалау, негізгі параметрлерін анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
Интегралды схемалардың түрлерін қарастыру.
Интегралдық микросхеманың элементтерін топтау, олардың түрлерін анықтау.
ИМС таңбалау, құрылымын зерттеу.
ИМС жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлерді айқындау.
Курстық жұмыстың құрылымы кіріспеден, екі бөлімнен, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Интегралды схемалардың түрлері
Жартылай
өткізгіштік ИМС.
Мұндай
түрдегі ИМС-лар моно- немесе поликристалды
жартылай өткізгіштің көлемінде, оның
бетін пайдаланатындай етіп орындалады.
Активтік және пассивтік элементтерінің
электрлік қосылыстары изоляцияланған
қабаттармен бөлініп, локальдық
(жергілікті) облысты алып тұрады. Жартылай
өткізгішті ИМС-тің интеграциясы жоғарғы
дәрежеде болады: 1
көлемдегі элементтердің тығыздығы
бірнеше мыңға жетіп жығылады; олардың
бір-біріне қосылу (жалғану) саны минимумға
жеткізілгендіктен, олар максималь
сенімділік қасиетке ие болады. ИМС үшін
қажетті материал кремний, себебі оның
технологиялық және жұмыс сипаттамалары
жақсы және параметрлерінің тұрақтылығына
қанағаттанарлық; оның тотығуының
пленкасы
,
қорғаныстық (изоляциялық) қасиеті
айрықша болып келеді. Ол мынада: ИМС-тің
барлық активтік және пассивтік элементтері
бір кристалға топталған, өзара бір-бірінен
электрлік изоляцияланған, сонымен қоса
олар бір-бірімен функциялық тәуелділіктеріне
қарай жалғанған.
Диаметрі
30...60 мм, қалыңдығы 0,15...0,2 мм, меншікті
кедергісі
жоғары Омды n-
немесе – p- түріндегі
кремний пластинасы барлық ИМС-тің ортақ
төселімі болып саналады. Онда
транзисторлардың, резисторлардың және
т.б. элементтердің құрылымдық схемасын
жасау үшін, үш ретті диффузияланатын
планарлық және эпитаксиальды-планарлық
технологиялық, фотолитографиялық,
химиялық өңдеу және басқа да әдістерді
қолданады. Технологиялық процесс 100-ден
артық амалдардан тұрады, ережеге сай,
автоматтандырылған және ЭЕМ-мен
басқарылады.
Жартылай өткізгіштік ИМС-тің көлемдік бөлігі көрсетілген. Монокристалдың қалыңдығында (1) тереңдетіп ойылған (қалталар) 4, олардың беттері тотық қабатымен (6) жабылып, изоляцияланған. Тереңдікке (4) қалыңдығы 500 мкм болатын n- түріндегі кремний қабаты отырғызылған. Ажарланғаннан, жылтаратқанна, өңдегеннен және жуғаннан кейін, диффузиялық әдіспен p- түріндегі (2) облысты, 3 және 5 жақсы электроөткізгіштік қоспалар облысын қалыптастырады.
Жартылай өткізгіштік ИС топтау әдісімен жасалады. Диаметрі 60 мм бір пластинаға элементтер және аралық байланыстар – 300...500 құрылымдар жиыны теріледі; 20...30 партия пластиналары параллель өңделеді. Одан әрі кристалды бөліктерге бөліп кеседі, олар корпустарға бекітіледі.
Пленкалық
ИС жұқа және қалың пленкалы болып
бөлінеді. Жұқа пленкалы ИС-ның төселімінің
негізі сапфирадан, керамикадан, шыныдан
немесе басқа диэлектриктік материалдан
тұрады. Оларда активтік, пассивтік
элементтер, изолязиялық қабаттар, жұқа
металл қабаттары түріндегі жалғастыру
сымдары, жартылай өткізгішті немесе 1
мкм-ге дейінгі қалыңдықты диэлектрикті
пленкалар қалыптасады. Төселімге
трафарет-маска арқылы тозаң ендіріліп,
пленка қапталады. Тозаңдатудың әр түрлі
әдістері қолданылады. Термиялық
тозаңдату вакуумде
жүргізгенде, кейбір металдардың булану
температурасы қайсыбір материалдың
балқу температурасынан төмен болады,
мысалы, хром (
),
титан (
),
магний (
),
кремний (
)
және т.б. электронды-сәулелік
буландырғыштарда баяу балқитын
материалдар (металдар, диэлектриктер)
жоғарғы үдеткіш кернеулермен (10кВ -қа
дейін) қыздырылады, буланады, иондалады,
маска арқылы бұйымға тұндырылады
(шөгеді).
Метелдар мен диэлектриктерді жанама жолмен қыздырып, буландыру да жиі кездеседі.
Бейтарап төселімдергі белгілі бір бірізділікпен түсірілген (әкелінген) металл, диэлектик, жартылай өткізгіш пленкалар жұқа пленкалы ИМС болып табылады.
Температураға
төзімді және жылу өткізгіштігі жоғары
керамикалық төселімдерден, мысалы,
алундадан (96
)
қалың пленкалы ИМС дайындалады. Төселімге
өткізгіш және резистивтік паста –
органикалық сұйықпен байланыстырылған
өлшенген, шынылар, металл тотықтары
және асыл металдардың ұнтақтары әкелініп
салынады. Әкелінген паста трафаретмаска
тор арқылы жағылады. Күйдіріп алғаннан
кейін төсеніште пассивтік элементтер,
қосу өткізгіштері және түйіспелі
ауданшалар түзіледі. Пленканың қалыңдығы
20 мкм-ге дейін жетеді. Қалың пленка
элементтердің негізгі кемшілігі
параметрлерінің айтарлықтай шашыралқылығы.
Бірлескен (гибриттік) ИМС-те жартылай өткізгіштік және пленкалық ИМС-тің қасиеттері бірлескен болып саналады. Жартылай өткізгіштің көлемінде барлық активтік элементтер жасалады, л сонан соң осындай төсеніштің бетінде, пленкалық пассивті элементтер және ток өткізгіш жолдар қалыптасады.
Басқа варианттағы бірлескен ИМС-тің негізгі диэлектриктік төселімді пленкалық ИМС болып табылады. Оған дискретті дайындалған активтік микрокомпоненттер қойылады (ілінеді). Мұндай ИМС-терді гибритті деп атайды. Күшейткіштік каскадтың гибриттік ИМС-нің жалпы түрі көрсетілген. Диэлектрлік төселімге жұқа пленкалы әдіспен күшейткіш схемасының пассивті элементтері бекітілген: конденсатор 3 резисторлар 4,5 және 9, сол сияқты 2,6,8,10,11 түйіспе ауданшалары. Пленкалық бөлшектер – конденсатор, резисторлар, түйіспе ауданшалары диэлектрикті және металдарды термиялық әдіспен тозаңдату арқылы орындалған. ИМС-тің активтік компоненті корпуссыз транзистор (7) болады. Ол төселімге бекітіліп, схеманың тиісті нүктелеріне қосылады.
