- •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, , Ом/ |
Допуск, §, %
|
Диффузионный на базовом слое |
2,53,5 |
100300 |
±(520) |
Диффузионный на эмиттерном слое |
1,22,5 |
1 10 |
±20 |
Пинч - резистор |
0,51,0 |
10003000 |
±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 |
200 600 |
3050 |
2580 |
±20 |
Si3N4 |
8001600 |
50 |
201100 |
±20 |
Диффузионный на р-n-переходах |
|
|
|
|
Б-К |
150 |
|
50100 |
± 15 - 20 |
Э-Б |
600 |
|
520 |
+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,, нс |
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 |