1 Цель работы

Изучить устройство полупроводниковых интегральных микросхем (ППИМС) и её элементов.

2 Подготовка к работе

2.1 Изучить следующие вопросы курса:

2.1.1 Подложки полупроводниковых интегральных микросхем;

2.1.2 Способы изоляции элементов ППИМС (p-n переходом, резистивная диэлектрическая и др.);

2.1.3 Активные элементы ППИМС: биполярные транзисторы (БТ), полевые транзисторы (ПТ) и диоды;

2.1.4 Пассивные элементы ППИМС: резисторы, конденсаторы, пленочные проводники и контактные площадки;

2.1.5 Основные технологические процессы, используемые при изготовлении ППИМС (эпитаксия, получение пленки SiO₂, литография, локальная диффузия, ионное легирование, металлизация).

2.2 При подготовке к работе рекомендуется ответить на следующие контрольные вопросы.

2.2.1 Дать определение ППИМС.

2.2.2 Какие способы изоляции элементов используются при изготовлении ПП ИМС?

2.2.3 Какие основные технологические операции применяются при изготовлении ПП ИМС? Рассказать о них.

2.2.4 Объяснить устройство планарного биполярного транзистора ППИМС.

2.2.5 Привести эквивалентную схему биполярного транзистора в составе ППИМС и объяснить влияние подложки.

2.2.6 Разновидности БТ: многоэмиттерные, горизонтальные p-n-p и др.

2.2.7 Каким образом выполняются диоды в ППИМС? Перечислить варианты и сравнить их.

2.2.8 Объяснить устройство полевых транзисторов различных структур в ППИМС.

2.2.9 Объяснить устройство диффузионного и ионно-легированного резистора ППИМС. Привести эквивалентные схемы и указать паразитные элементы.

2.2.10 Объяснить устройство конденсаторов ППИМС на основе p-n перехода и МДП структуры, привести эквивалентные схемы и указать паразитные элементы.

3 Литература

1 Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. – СПб.: Издательство «Лань», 2008, с.169-270.

2 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. -М: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, с. 274-280.

3 Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника: Под редакцией Федорова Н.Д. - М.: Радио и связь, 1998, с.201-214.

4 Савиных В.Л. Конспект лекций. Электронная версия. СибГУТИ. 2009

4 Имс, используемые в работе

В лабораторной работе исследуются ППИМС серии К122. Все ИМС этой серии изготавливают на основе единого базового кристалла (рисунок 1), т.е.

Рисунок 1- Базовый кристалл ППИМС серии К122

без пленочных межэлементных соединений.

единого набора пассивных и активных элементов, расположенных в полупроводниковой подложке, которые в зависимости от назначения имеют различное соединение, согласно принципиальной схеме.

Принципиальная схема исследуемой ППИМС типа К122УТ1А приведена на рисунке 2, а микросхемы К122ТШ1- на рисунке 3.

Рисунок 2- Принципиальная схема ППИМС типа К122УТ1А

Рисунок 3- Принципиальная схема ППИМС типа К122ТШ1

5 Задание к работе в лаборатории

5.1 Извлечь файл " ППИМС" из папки "Электроника" и выбрать топологию соответствующей ИМС согласно заданного варианта. Записать тип исследуемой микросхемы.

5.2 Провести анализ топологического чертежа ИМС заданной ППИМС. Для этого используя принципиальную схему:

а) нанести на топологический чертеж соединительные пленочные проводники;

б) определить и обозначить на топологическом чертеже транзисторы, области коллектора, базы и эмиттера; контакты выводов эмиттера, базы и коллектора;

в) найти и указать диодные структуры;

г)выяснить, как осуществляется изоляция для каждой транзисторной и диодной структуры;

д) определить область на кристалле (карман), в которой сформированы резисторы. Определить и обозначить номера резисторов. Определить контакты выводов резисторов.

5.3 Используя второй топологический чертеж базового кристалла (рисунок 1) составить схему разводки соединительных пленочных проводников для указанного преподавателем варианта электрической схемы в соответствии с рисунком 4, при этом проводники не должны пересекаться. Внешние выводы (за исключением выводов питания 1 и 7) располагать произвольно с наибольшей целесообразностью.

6 Указания к составлению отчета.

6.1 Привести принципиальную схему исследуемой ППИМС и схему, заданную для выполнения пленочных соединений на базовом кристалле.

6.2 Привести два топологических чертежа с обозначением на них элементов согласно исследуемой и заданной принципиальным схемам (пп 5.2-5.3).

6.3 Дать пояснения по пунктам задания 5.2а -5.2д.

Рисунок 4 – Варианты принципиальных схем

Лабораторная работа № 3

Исследование усилителя на биполярном транзисторе