- •Изучение элементной базы, топологии и конструкции полупроводниковых интегральных микросхем
- •Цель работы
- •Аппаратура и принадлежности.
- •Теоретические сведения Термины и определения
- •Характеристика полупроводниковых пластин
- •Конструкция и топология элементной базы полупроводниковых имс
- •Конструкция и топология резисторов
- •Характеристики интегральных резисторов
- •Конструкция конденсаторов
- •Конструкции диодов
- •Конструкция биполярных транзисторов
- •Конструкции мдп - транзисторов
- •Конструкция полевых транзисторов
- •Вспомогательные элементы пимс
- •Способы изоляции элементов
- •Описание изучаемых имс
- •Характеристики и параметры изучаемых имс
- •Лабораторное задание Домашнее задание
- •Работа в лаборатории
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
Характеристики интегральных резисторов
|
Тип резисторов
|
Толщина слоя, d, мкм
|
Удельное
поверхностное сопротивление,
|
Допуск, §, %
|
|
Диффузионный на базовом слое |
2,5 |
100 |
±(5 |
|
Диффузионный на эмиттерном слое |
1,2 |
1
|
±20 |
|
Пинч - резистор |
0,5 |
1000 |
±30 |
Конструкция конденсаторов
В полупроводниковых ИМС две разновидности: МДП - конденсатор и диффузионный конденсатор. Конструкция первого 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:
C=C0S ( 4 )
где:
-удельная емкость проводящего слоя на
пластину, 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.
Для формирования диффузионных конденсаторов используются барьерные емкости обратно-смещенных p-n-переходов: эмиттер-база, база-коллектор и коллектор-пластина. Конструкция диффузионного конденсатора совпадает с конструкцией транзистора (рис. 4) и отличается числом выводов, которых по числу обкладок будет два. Использование данных конденсаторов имеет особенность:p-n-переход, используемый в качестве конденсатора должен быть во всех режимах работы смещен в обратном направлении.
В табл. 3 приведены параметры конденсаторов различных конструкций.
Таблица 3 Параметры интегральных конденсаторов
|
Тип конденсатора |
Удельная емкость, Со, пФ / мм2 |
Пробивное напряжение Unp? В |
Добротность, Q, отн.ед. |
Допуск, §, % |
|
МДП с диэлектриком: |
|
|
|
|
|
SiO2 |
200
|
30 |
25 |
±20 |
|
Si3N4 |
800 |
50 |
20 |
±20 |
|
Диффузионный на р-n-переходах |
|
|
|
|
|
Б-К |
150 |
|
50 |
± 15 - 20 |
|
Э-Б |
600 |
|
5 |
+20 |
|
К-П |
100 |
|
— |
± 15 - 20 |
Конструкции диодов
Диоды полупроводниковых ИМС можно сформировать на любом из р-n-переходов планарно-эпитаксиального транзистора. Наиболее удобны для этих целей переходы эмиттер-база и база-коллектор. Пять возможных вариантов диодного включения транзисторов приведены на рис.3, где в качестве диода используются: переход база-эмиттер с коллектором, закороченным на базу ( а ); переход коллектор - база с эмиттером, закороченным на базу ( б ); параллельное включение обоих переходов ( в ); переход эмиттер - база с разомкнутой цепью коллектора ( г ); переход база - коллектор с разомкнутой цепью эмиттера (д).
При соответствующем выборе варианта диодного включения транзистора возможно подобрать оптимальные параметры по быстродействию, пробивному напряжению, обратному току (см. табл. 4).
Таблица 4. Параметры диодов
|
Вариант диодного включения транзистора |
Пробивное напряжение, UПР, В |
Обратный ток, Iобр, нА |
Быстродействие, время
Восстановления обратного тока, |
|
БК-Э |
7-8 |
1,0 |
10 |
|
БЭ-К |
40-70 |
30,0 |
50 |
|
Б-КЭ |
7-8 |
40,0 |
100 |
|
Б-Э |
7-8 |
1,0 |
50 |
|
Б-К |
40-70 |
3,0 |
75 |
