3. Фигуры совмещения

Элементы полупроводниковых ИМС изготавливают послойно, методом фотолитографии. Для точного нанесения изображения очередного фотослоя на предыдущий используют т.н. фигуры совмещения. Они имеют прямоугольную или крестообразную форму или выполняются в виде набора рисок разной толщины. Рассмотрим наиболее простые фигуры квадратной формы. Каждая фигура состоит из двух квадратов основного (внешнего) и встроенного (внутреннего). Качество совмещение определяют по взаимному положению основного и встроенного квадратов. Совмещение будет идеальным, если все фигуры концентричны. Чаще всего фигуры совмещения располагают на периферии кристалла между внешними контактными площадками.

Выполнение работы

1. По указанию преподавателя выбрать для изучения несколько образцов ИМС из имеющихся в наличии.

2. Внимательно изучить с помощью микроскопа каждую микросхему. Для удобства наблюдений возможно размещение кассеты с образцом под некоторым небольшим углом к плоскости столика микроскопа, следует также подобрать оптимальные уровни освещенности (подсветки).

3. Предварительно определив цену деления отсчетной координатной сетки микроскопа, измерить размеры кристалла ИМС и вычислить площадь его поверхности. Указать количество внешних контактных площадок (внутри корпуса ИМС) и контактных ножек.

4. Исходя из нумерации ножек (от ключа против часовой стрелки) и приведенных фрагментов электрических схем найти на кристаллах следующие элементы – для ИМС 133 ЛА6 и 134 ЛА8 – транзисторы VT1, для ИМС 140 УД8 – полевой транзистор VT3, для ИМС 134 ТМ2 – транзисторы VT2 и VT3 и зарисовать эскизы их топологии, с указанием размеров транзисторов и обозначением областей (база, эмиттер и т. д.)

5. Определить способ изоляции элементов в микросхеме – диэлектриком или p-n переходом (контур области изоляции диэлектриком (контур”кармана”) имеет вид темной утолщенной линии, при этом прямые углы в контуре закруглены. Вне контура «кармана» на поверхности кристалла наблюдаются характерные крапинки. Контур области изоляции p-n переходом имеет вид тонких темных линий с прямыми углами без закруглений.

Лабораторная работа № 14 Гибридные интегральные микросхемы

Введение

Микросхема — микроэлектронное устройство, имеющее высокую плотность расположения радиоэлементов и рассматриваемое как единое целое. Если все эти радиоэлементы или их часть нераздельно связаны между собой, то такая микросхема называется интегральной микросхемой (ИМС).

Радиоэлемент, выполненный нераздельно от ИМС, принято называть элементом. Если же этот радиоэлемент (резистор, конденсатор, транзистор и т.д.) может быть выделен как самостоятельное изделие, то его называют компонентом.

Плёночная интегральная микросхема — это ИМС, элементы которой выполнены в виде плёнок. Плёночные ИМС подразделяются на тонкоплёночные и толстоплёночные. Главный критерий этого разделения — особенности технологии изготовления.

Тонкоплёночная ИМС имеет толщину плёнок до 1 мкм. Её элементы наносятся на подложку (заготовку основания ИМС) преимущественно методами термовакуумного осаждения и напыления.

Элементы толстоплёночной ИМС (с толщиной плёнок свыше 1мкм) наносятся на подложку путём продавливания паст (проводящих, диэлектрических, резистивных) через специальные сетчатые трафареты. После высыхания пасты вжигаются в подложку.

Кристалл — пластинка полупроводника, в объёме и на поверхности которой сформированы все элементы полупроводниковой ИМС. Полупроводниковая ИМС компонентов не содержит.

Гибридная ИМС (ГИС) содержит, кроме элементов, компоненты и (или) кристаллы.

Плата ИМС — часть подложки (подложка) гибридной (плёночной) ИМС, на поверхности которой сформированы все плёночные элементы, соединения и контактные площадки.

Контактная площадка — металлизированный участок на плате, предназначенный для соединения выводов элементов, компонентов, кристаллов, перемычек, а также для контроля электрических параметров и режимов функционирования ИМС.

Корпус ИМС — часть конструкции ИМС, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями с помощью выводов.

Бескорпусная ИМС — кристалл полупроводниковой ИМС, предназначенный для монтажа в гибридную ИМС.

Микросборка — микросхема, состоящая из различных элементов и (или) ИМС, которые имеют отдельное конструктивное оформление и могут быть испытаны до сборки и монтажа в изделие. Элемент микросборки имеет внешние выводы и корпус.

Параметры ИМС

Сложность ИМС в зависимости от числа содержащихся в ней элементов и (или) компонентов характеризуется степенью интеграции:

, (1)

где — количество элементов и компонентов. Величина, округлённая до ближайшего большего целого числа, и называется степенью интеграции ИМС.

Интегральная плотность ИМС – это число элементов и компонентов,приходящихся на единицу площади корпуса ИМС.

Интегральная плотность компонентов на подложке (кристалле) – это числоэлементов и компонентов, приходящихся на единицу площади подложки (кристалла).