ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Изучение элементной базы, топологии и конструкции полупроводниковых интегральных микросхем

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

Под редакцией профессора Коледова Л. А. Автор: Докучаев Н. И.

1995г.

СОДЕРЖАНИЕ

Цель работы 3

Аппаратура и принадлежности 3

Теоретические сведения 3

Термины и определения 3 Характеристика полупроводниковых пластин 5 Конструкция и топология элементной базы

полупроводниковых ИМС 8

Конструкция резисторов 8

Конструкция конденсаторов 11

Конструкция диодов 12

Конструкция биполярных транзисторов 13

Конструкция МДП транзисторов 18

Конструкция полевых транзисторов 20

Вспомогательные элементы ПИМС 21

Способы изоляции элементов в ПИМС 23

Описание изучаемых ИМС 23

Лабораторное задание 25

Порядок выполнения работы 31

Требования к отчету 34

Контрольные вопросы 34

Литература 36

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. Продолжительность работы- 4 часа.

Аппаратура и принадлежности.

1. Микроскоп ММУ - 3.

2. Кассета с набором из 4 исходных пластин ( заготовок ) для из­готовления полупроводниковых ИМС и набором из семи типов кор­ил сированных полупроводниковых ИМС со снятыми крышками.

3. Фотоальбом топологий кристаллов всех типов ИМС ( 2 шт. на комплект лабораторных работ ).

Теоретические сведения Термины и определения

При изложении материала использована терминология стандар­та [ 1 ] в части полупроводниковых интегральных схем.

Полупроводниковая интегральная микросхема- микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Полупроводниковая пластина- заготовка из полупроводниково­го материала, используемая для изготовления полупроводниковых ИМС.

Кристалл интегральной микросхемы- часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элемен­ты полупроводниковой микросхемы, межэлементные соединения и контактные площадки.

Элемент интегральной микросхемы- часть микросхемы, реали­зующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая выпол­нена нераздельно от кристалла и не может быть выделена как само­стоятельное изделие. К электрорадиоэлементам относят резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы и т. д.

Серия интегральных микросхем- совокупность типов ИМС, ко­торые обладают конструктивной, электрической и информационной совместимостью, имеют единое технологическое исполнение и пред­назначенные для совместного использования.

Тип микросхемы- микросхема конкретного функционального назначения и имеющая свое условное обозначение.

Типономинал микросхемы - микросхема конкретного типа, от­личающаяся от других ИМС одним нли несколькими параметрами.

Для характеристики сложности микросхем используют два па­раметра: степень интеграции и плотность упаковки.

Степень интеграцииКопределяют по формуле:

, ( 1 )

где: N -число элементов полупроводниковой ИМС.

Обычно величину Кокругляют до ближайшего целого числа по известному правилу.

По степени интеграции микросхемы разделяют на:

- малые интегральные схемы ( МИС ) — схемы со значением К от 1 до 2;

- большие интегральные схемы ( БИС ) — схемы со значением К от 3 до 4;

- сверхбольшие интегральные схемы ( СБИС ) — схемы со зна­чением Кот 5 и выше.

Плотность упаковкиКопределяют по формуле:

К = N /V[см^-3], ( 2 )

где: V -объем микросхемы без учета выводов.

По выражению ( 2 ) видно, что плотность упаковки бескорпус­ных микросхем будет значительно выше.