Технология полупроводниковых ИМС, Компоненты ИМС, Корпуса микросхем

Использование пзс в устройствах связи

Во
многих устройствах связи, в частности
в телевизионной аппаратуре, требуется
задержать электрические импульсы на
точно заданное время. Эта задача решается
с помощью ПЗС, которая регулирует время
переноса информации со входа на выход.

В
многоканальных линиях связи ПЗС находят
применение в качестве мультиплексоров
— несколько входных сигналов параллельно
вводятся в ПЗС-регистр и затем
последовательно считываются. На этой
же основе могут быть построены и обратные
устройства — демультиплексоры.

Выводы.
1. ПЗС строят на основе накопления,
хранения и переноса зарядов с помощью
МДП-конденсаторов. 2. Перенос зарядов
из одной ячейки, где заряд хранится, в
другую производится путем подачи
повышенного напряжения на ячейку, куда
требуется перенести заряд. 3. Основные
параметры ПЗС — эффективность передачи
зарядов, уровень шума, диапазон тактовых
частот. 4. Широкое применение ПЗС находят
в устройствах связи и вычислительной
технике.

Глава 1. Исторический обзор развития микроэлектроники.

Электроника – это
наука, изучающая явления взаимодействия
электронов и других заряженных частиц
с электрическими, магнитными и
электромагнитными полями, что является
физической основой работы электронных
приборов и устройств (вакуумных,
газозарядных полупроводниковых и
других), используемых для передачи,
обработки и хранения информации.

Охватывая широкий
круг научно-технических и производственных
проблем, электроника опирается на
достижения в различных областях знаний.
При этом, с одной стороны, электроника
ставит перед другими науками и
производством новые задачи, стимулируя
их дальнейшее развитие, и с другой –
снабжает их качественно новыми
техническими средствами и методами
исследований.

Основными
направлениями развития электроники
являются: вакуумная, твердотельная и
квантовая электроника.

Основные направления
развития вакуумной электроники связаны
с созданием электровакуумных приборов
следующих видов: электронных ламп
(диодов, триодов, тетродов и т.д.);
электровакуумных приборов сверхвысокой
частоты (например, магнетронов, клистронов,
ламп бегущей и обратной волны);
электроннолучевых и фотоэлектронных
приборов (например, кинескопов, видиконов,
электронно-оптических преобразователей,
фотоэлектронных умножителей); газоразрядных
приборов (например, тиратронов,
газозарядных индикаторов).

Твердотельная
электроника решает задачи, связанные
с изучением свойств твердотельных
материалов (полупроводниковых,
диэлектрических, магнитных и др.),
влиянием на эти свойства примесей и
особенностей структуры материала;
изучением свойств поверхностей и границ
раздела между слоями различных материалов;
созданием в кристалле различными
методами областей с различными типами
проводимости; созданием

uетеропереходов
и монокристаллических структур; созданием
функциональных устройств микронных и
субмикронных размеров, а также способов
измерения их параметров.

Основными
направлениями твердотельной электроники
являются: полупроводниковая электроника,
связанная с разработкой различных видов
полупроводниковых приборов, и
микроэлектроника, связанная с разработкой
интегральных схем.

Технология полупроводниковых ИМС, Компоненты ИМС, Корпуса микросхем

Квантовая электроника
охватывает широкий круг вопросов,
связанных с разработкой методов и
средств усиления и генерации
электромагнитных колебаний на основе
эффекта вынужденного излучения атомов
и молекул. Основные направления квантовой
электроники: создание оптических
квантовых генераторов (лазеров), квантовых
усилителей, молекулярных генераторов
и др.

Особенности приборов квантовой
электроники следующие: высокая
стабильность частоты колебаний, низкий
уровень собственных шумов, большая
мощность в импульсе излучения — которые
позволяют использовать их для создания
высокоточных дальномеров, квантовых
стандартов частоты, квантовых гироскопов,
систем оптической многоканальной связи,
дальней космической связи, медицинской
аппаратуры, лазерной звукозаписи и
воспроизведения и др. Созданы даже
миниатюрные лазерные указки для
минимального сопровождения.

Еще по теме  Что делать, если потерял права водительские 2019?

3.2. Метод зонной плавки

В
расплавленное нагревателем 1 вещество
3 (в нашем случае поликристаллический
кремний), которое находится в тигле 2 и
имеет температуру, близкую к температуре
плавления (для кремния температура
плавления 16850±20),
опускают монокристаллическую затравку
4 того же состава, что и расплав.

Рис.3.1

Далее приводят в
действие подъемный механизм затравки,
при этом затравка смачивается расплавом
и увлекает его вверх, вследствие чего
расплав на затравке нарастает в виде
кристаллической фазы. Метод обеспечивает
получение полупроводниковых материалов
в форме совершенных кристаллов с
определенной кристаллической ориентацией
и с минимальным числом дефектов.

В
некоторых случаях в технологии
полупроводниковых материалов выращивают
монокристаллы методом зонной плавки.
Достоинством метода является совмещение
процесса глубокой очистки полупроводника
с последующим выращиванием его
монокристалла. (рис.3.2)

Рис.3.2.

3
– исходная загрузка, 4 – контейнер
(тигель, ампула, лодочка), 5 – нагреватель.

В связи с различной
растворимостью примесей в твердой и
жидкой фазах зонная плавка является
одним из наиболее эффективных и
производительных методов глубокой
очистки монокристаллов. При его реализации
перед началом кристаллизации расплавляется
не вся твердая фаза кристалла 1, а только
узкая расплавленная зона 2, которую
перемещают вдоль кристалла. Различают
горизонтальную и вертикальную зонные
плавки.

Большинство
примесей обладает хорошей растворимостью
в жидкой фазе по сравнению с твердой
фазой, поэтому по мере продвижения зона
плавления все больше насыщается
примесями, которые скапливаются на
конце слитка. Обычно процесс зонной
плавки повторяют несколько раз, по
окончании очистки загрязненный конец
слитка отрезают.

1.
Расскажите о методе Чохральского.

2.
В чем достоинства метода зонной плавки?

Глава 4. Электронно-дырочный переход.

Работа большинства
полупроводниковых изделий основана на
использовании электрического перехода.
Электрический переход в полупроводнике
– это граничный слой между двумя
областями, физические характеристики
которых существенно различаются.

Переходы
между двумя областями полупроводника
с разным типом электропроводности
называют электронно-дырочным или
p-n-переходом. Различают симметричные и
несимметричные p-n-переходы. В симметричных
переходах концентрация электронов в
полупроводнике n-типа Nn
и концентрация дырок в полупроводнике
p-типа Pp
равны, т.е. Nn=Pp.

Другими словами, концентрация основных
носителей зарядов по обе стороны
симметричного p-n-перехода равны. На
практике используются, как правило,
несимметричные переходы, в которых
концентрация, например, электронов в
полупроводнике n-типа больше концентрации
дырок в полупроводнике p-типа, т.е. Nn{amp}gt;

Еще по теме  Сколько человек можно прописать в квартире и что будет за нарушение

Pp,
при этом различие в концентрациях может
составлять 100-1000 раз. Низкоомная область,
сильно легированная примесями (например
n-область в случае Nn{amp}gt;Pp),
называется эмиттером; высокоомная,
слаболегированная (p-область в случае
перехода Nn{amp}gt;Pp),
— базой. Для случая когда концентрации
электронов в полупроводнике р-типа
больше концентрации электронов в
полупроводнике n-типа, т.е. Pp{amp}gt;Nn,
эмиттером будет p-область, а базой
n-область.

В зависимости от
характера примесей, обеспечивающих
требуемый тип электропроводности в
областях, различают два типа переходов:
резкий (ступенчатый) и плавный (линейный).
В резком переходе концентрация примесей
на границе раздела областей изменится
на расстоянии, соизмеримом с диффузионной
длиной, в плавном – на расстоянии,
значительно большем диффузионной длины.

В зависимости от
площади p-n-переходы разделяются на
точечные и плоскостные. Плоскостные
переходы в зависимости от метода их
изготовления бывают сплавными,
диффузионными, эпитаксиальными и т.п.

Переходы между
двумя областями с одним типом
электропроводности (n- или p-типом),
отличающиеся концентрацией примесей
и соответственно значением удельной
проводимости, называют изотипными
переходами: электронно-электронными
(n -n-переход) или дырочно-дырочными
(p -p-переход). Термином n — обозначают
область с концентрацией электронов,
большей n концентрации, а p — область с
концентрацией дырок, большей p;
следовательно, слои n и p имеют меньшее
удельное сопротивление, поэтому большую
удельную проводимость.

Переходы между
двумя полупроводниковыми материалами,
имеющими различную ширину зоны, называют
гетеропереходами, например карбид
кремния. Если одна из областей, образующих
переход, является металлом, то такие
переходы называют переходом
металл-полупроводник, которые могут
обладать вентильными свойствами или
омическими.

Глава 6. Интегральные схемы.

Технология полупроводникового производства базируется в настоящее время на таких сложных прецизионных процессах обработки, как фото- и электронолитография, оксидирование, ионно-плазменное распыление, ионная имплантация, диффузия, термокомпрессия и др. К материалам, используемым в производстве приборов и микросхем, предъявляют высокие требования по чистоте и совершенству структуры.

6.1. Общие понятия.

Блоки и узлы
радиоэлектронной аппаратуры на втором
этапе развития электронной техники
(после электронных ламп) строились на
полупроводниковых приборах. Но возникла
мысль, а можно ли отдельные блоки и узлы
создать в одном корпусе на одной подложке
или в одном кристалле полупроводника.
Эта идея начала реализовываться в
мировой промышленности с конца
шестидесятых годов.

Интегральная схема
(ИС) — это конструктивно законченное
изделие электронной техники, выполняющее
определенную функцию, и содержащее
совокупность транзисторов, полупроводниковых
диодов, резисторов, конденсаторов и
других элементов, электрически соединенных
между собой.

Теория, методы
расчета и технология изготовления ИС
составляют основное содержание
микроэлектроники.

По технологии
изготовления различают полупроводниковые
(т. е. монолитные), пленочные и гибридные
ИС.

В полупроводниковой
ИС все элементы и межэлементные соединения
выполнены в объеме и на поверхности
полупроводника, обычно кремния. Как
правило, для полупроводниковых ИС
характерно создание всех элементов
одновременно в ходе единого технологического
цикла.

Еще по теме  Что такое судебный приказ? Процедура вынесения и оспаривания судебного приказа

Технология полупроводниковых ИМС, Компоненты ИМС, Корпуса микросхем

В пленочных ИС все
элементы и межэлементные соединения
выполнены в виде проводящих, диэлектрических
и резистивных пленок (слоев) на подложке.
Такие ИС содержат, как правило, только
пассивные элементы (резисторы,
конденсаторы, катушки индуктивности,
межсоединения). Вариантами пленочных
ИС являются тонкопленочные с толщиной
пленок 1 .

3 мкм и менее и толстопленочные
с толщиной пленок свыше 3 .5 мкм. Деление
пленочных ИС обусловлено не столько
толщиной пленок, сколько методом их
нанесения в процессе создания пассивных
элементов. Пассивные элементы
тонкопленочных схем наносят на подложку
преимущественно с использованием
термовакуумного распыления и катодного
осаждения, а пассивны элементы
толстопленочных схем получают нанесением
и вжиганием проводящих и резистивных
паст.

Наряду с
полупроводниковой и пленочной широко
используется гибридная технология, в
которой сочетаются тонкопленочные или
пассивные толстопленочные элементы с
полупроводниковыми активными, называемыми
компонентами гибридной схемы. Частным
случаем гибридной ИС является
многокристальная ИС, содержащая в
качестве компонентов несколько
бескорпусных полупроводниковых схем
на одной подложке. Наиболее распространены
в настоящее время полупроводниковые и
гибридные ИС.

Число элементов
в данной ИС характеризует ее степень
интеграции. В соответствии со степенью
интеграции все ИС условно делят на малые
(МИС — до 102 элементов на кристалл),
средние (СИС — до 103), большие (БИС — до
104), сверхбольшие (СБИС — до 106), ультрабольшие
(УБИС — до 109) и гигабольшие (ГБИС — более
109 элементов на кристалл).

Иногда степень
интеграции определяют величиной k=lgN,
где N — число элементов, входящих в ИС,
а значение k определяется до ближайшего
целого числа в сторону увеличения.
Например, ИС первой степени интеграции
(k = l) содержит до 10 элементов, второй
степени интеграции (k = 2) — свыше 10 до
100, третьей степени интеграции (k = 3) —
свыше 100 до 1000 и т. д.

При всем своем
многообразии ИС по функциональному
назначению делятся на два основных
класса — аналоговые (частный случай —
линейные) и цифровые. Аналоговые ИС
предназначены для усиления, ограничения,
частотной фильтрации, сравнения и
переключения сигналов, изменяющихся
по закону непрерывной функции.

Цифровые ИС
предназначены для преобразования
(обработки) сигналов, изменяющихся по
закону дискретной функции (например,
выраженных в двоичном или другом цифровом
коде). Цифровые ИС представляют собой
множество транзисторных ключей,
обладающих двумя устойчивыми состояниями
(разомкнутым и замкнутым).

Полупроводниковые
ИС по конструктивно-технологическому
принципу бывают биполярные, т. е.
использующие биполярные транзисторы,
и МДП, т. е. построенные на МДП-транзисторах.
Кристаллом ИС называется структура,
содержащая элементы, межэлементные
соединения и контактные площадки
(металлизированные участки, служащие
для присоединения внешних выводов).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:
Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности