![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Л.А. Торгонский
- •Содержание
- •1 Введение 6
- •2 Проектирование элементов и кристаллов биполярных имс 19
- •3 Элементы и кристаллы имс на полевых структурах 197
- •1 Введение
- •1.1 Термины и определения предметной области
- •1.2 Классификация микросхем
- •1.3 Обозначение имс
- •1.4 Конструкции и состав имс
- •1.5 Цели и задачи изучения дисциплины
- •1.6 Этапы проектирования микросхем
- •2 Проектирование элементов и кристаллов биполярных имс
- •2.2 Состав радиоэлементов бпт имс
- •2.3 Материалы имс
- •2.3.1 Введение
- •2.3.2 Кристаллические материалы имс
- •2.4 Изоляция элементов
- •2.5 Технологические слои структур бпт имс
- •2.6 Кремниевые пластины с эпс
- •2.7 Кремниевые пластины с эпс и скрытыми слоями
- •2.8 Кремниевые пластины с полной диэлектрической изоляцией карманов
- •2.9 Арсенид галлия в производстве имс
- •2.10 Технологические варианты структур бпт
- •2.11 Параметры слоев структур бпт имс
- •2.11.1 Оценка параметров слоя
- •2.12 Проектирование бпт
- •2.12.1 Введение
- •2.12.2 Функциональные параметры бпт
- •2.12.3 Расчетные соотношения оценки параметров бпт
- •2.12.4 Проектирование топологии бпт
- •2.12.5 Объемные формы и габаритные размеры элементов имс
- •2.12.6 Межэлектродные сопротивления бпт
- •2.12.7 Зависимость коэффициента передачи от топологии
- •2.12.8 Параметры быстродействия транзистора
- •2.13 Алгоритм проектирования бпт
- •2.14 Диоды ис
- •2.14.1 Общие замечания
- •2.14.2 Структуры интегральных диодов
- •2.14.3 Топологические конфигурации диодов
- •2.14.4 Проектные параметры диодов
- •2.14.5 Схема замещения диода
- •2.14.6 Алгоритм проектирования диодов
- •2.14.7 Диоды Шоттки в структурах бпт
- •2.15 Модификации бпт специального назначения
- •2.15.1 Общие сведения
- •2.15.2 Многоэмиттерный бпт
- •2.15.3 Многоколлекторный бпт
- •2.15.4 Транзисторы с контактными переходами Шоттки
- •2.15.5 Транзисторы с продольной структурой
- •2.15.6 Транзисторы со сверхтонкой базой
- •2.15.7 Транзисторы приборов совмещенных технологий
- •2.16 Резисторы полупроводниковых имс
- •2.16.1 Общие замечания
- •2.16.2 Структуры резисторов полупроводниковых имс
- •2.16.3 Топологические конфигурации резисторов
- •2.16.4 Проектные параметры резисторов
- •2.16.5 Расчетные соотношения
- •2.16.6 Алгоритм проектирования полупроводниковых резисторов
- •2.17 Конденсаторы биполярных имс
- •2.17.1 Общие сведения
- •2.17.2 Конденсаторы на основе р-n-перехода
- •2.17.3 Конденсаторы со структурой моп
- •2.17.4 Параметры конденсаторов бпт имс
- •2.17.5 Алгоритм проектирования конденсаторов бп имс
- •2.18 Соединения и контакты бпт имс
- •2.18.1 Общие сведения
- •2.18.2 Материалы и структуры соединений и контактов
- •2.18.3 Параметры и размеры соединений и контактов
- •2.19 Базовые элементы цифровых биполярных микросхем
- •2.19.1 Введение
- •2.19.2 Элементы транзисторно-транзисторной логики
- •2.19.3 Элементы ттл с приборами Шоттки
- •2.19.4 Элементы эмиттерно-связанной логики
- •2.19.5 Элементы инжекционной логики (и2л)
- •2.19.6 Элементы и2л с диодами Шоттки
- •2.20 Кристаллы ис
- •2.20.1 Введение
- •2.20.2 План кристалла
- •2.20.3 Сокращение потерь площади рабочей кристалла
- •2.20.4 Проектирование топологии ис на бпт
- •3 Элементы и кристаллы имс на полевых структурах
- •3.1 Проектирование полевых структур
- •3.1.1 Введение
- •3.1.2 Структуры и классификация мдп-транзисторов
- •3.1.3 Вольтамперные характеристики мдп-транзистров
- •3.1.4 Параметры мдп-транзистора и расчетные соотношения
- •3.1.5 Конструкции мдп-транзисторов
- •3.1.6 Алгоритмы проектирования мдп-транзисторов имс
- •3.2 Элементы цифровых имс на мдп-транзисторах
- •3.2.1 Введение
- •3.2.2 Защита конструкций мдп-микросхем
- •3.2.3 Логический инвертор с пассивной нагрузкой мдп
- •3.2.4 Логический инвертор с активной нагрузкой мдп
- •3.2.5 Логические элементы на мдп-структурах
- •3.2.6 Совмещенные биполярнополевые структуры
- •3.2.7 Полевые элементы устройств хранения информации
- •3.2.8 Проектирование топологии ис на мдп
- •3.3 Полевые структуры с зарядовой связью
- •3.3.1 Введение
- •3.3.2 Приборы с зарядовой связью (пзс)
- •3.3.3 Варианты структур элементов пзс
- •3.3.4 Ввод и детектирование заряда в пзс
- •3.3.5 Параметры пзс
- •3.3.6 Транзисторы с зарядовой связью (тзс)
- •3.3.7 «Пожарные» мдп-цепочки
- •3.3.8 Проектирование пзс
- •Список литературы
1.1 Термины и определения предметной области
Основные термины и определения в области конструирования и производства микросхем определены стандартом ГОСТ 17021, согласно которому:
Интегральная микросхема (ИМС) — микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которые с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматриваются как единое целое.
Полупроводниковая ИМС — микросхема, элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и (или) на поверхности полупроводниковой пластины.
Пленочная ИМС — микросхема, элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрической подложки.
Частными случаями пленочных ИМС являются тонкопленочные и толстопленочные ИМС.
Тонкопленочные ИМС — пленочные ИМС с толщиной пленок до 1мкм, элементы которых изготовляются преимущественно методами вакуумного распыления и осаждения.
Толстопленочные ИМС — пленочные ИМС с толщиной пленок 10–70 мкм, элементы которых изготовляются методами трафаретной печати (сеткография).
Гибридные ИМС — микросхемы, часть электрорадиоэлементов (ЭРЭ) которых являются компонентами.
Микросборка (МСБ) — микросхема, состоящая из совокупности электрически соединенных компонент, размещенных на общем несущем основании.
Элемент — часть интегральной микросхемы, реализующая функцию ЭРЭ (транзистор, диод, резистор, конденсатор и др.), которая выполнена нераздельно от кристалла или платы и не может быть выделена как самостоятельное изделие.
Компонент — часть интегральной микросхемы, реализующая функцию ЭРЭ, которая по конструкторской документации представляет собой самостоятельное изделие в части конструктивного исполнения, испытаний, сборки, монтажа.
Кристалл — часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы полупроводниковой микросхемы, межэлементные соединения и контактные площадки.
Базовый кристалл — кристалл, в котором конструкцией предусмотрена возможность нанесения специальных соединений, изменяющих функцию, выполняемую кристаллом.
Базовый матричный кристалл — кристалл, на котором сформированы группы элементов, выполняющих одинаковые функции, и предназначен для создания ИС различного функционального назначения.
Плата — диэлектрическое основание со сформированными и размещенными на его поверхности элементами и компонентами.
Пластина — полупроводниковое основание, на котором одновременно формируется совокупность кристаллов.
Корпус ИМС — часть микросхемы, предназначенная для защиты кристалла или платы от внешних воздействий и монтажа в конструкциях более высоких уровней конструктивной иерархии.
Серия ИМС — совокупность ИМС, выполняющих различные функции, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение, совместимые электрические параметры и единые эксплуатационные показатели.
Оригинал — чертеж технологического слоя структуры ИМС, предназначенный для исполнения фотошаблона. Оригинал выполняется с увеличением в зависимости от размеров минимальных геометрических фрагментов на кристаллах и платах и допустимой погрешности их исполнения.
Фотошаблон — фото- (или иная) копия оригинала, выполненная в масштабе от 1:1 до 1: 10 к размерам кристалла или платы на материале, пригодном для избирательного проецирования через него рисунка литографического рельефа на чувствительном маскирующем слое.
Топологический чертеж — это чертеж, несущий сведения о форме, размерах и взаимном расположении границ элементов кристалла или платы. Топологические чертежи могут быть общими и послойными. Используются для создания технологических оригиналов слоев.