Электрические и электронные компоненты устройств и систем

1. Электрические и электронные компоненты устройств и систем

Дисциплина весеннего семестра:
Лекции – 10 часов
Практические занятия 4 часа
Лабораторные работы – 12 часов
Экзамен – весенний семестр
Преподаватель – Баранов Валентин
Владимирович, профессор кафедры ПИКС,
доктор технических наук

2. Классификация ЭЭКТС, особенности их производства

• Укрупнённая классификация электрических и
электронных компонентов (ЭЭК)
• Основные особенности производства ЭЭК
• Общемировой рынок продаж
• Тенденции развития спроса
• ЭЭК в микроэлектронном исполнении,
выпускаемые предприятиями РБ

3. Укрупнённая классификация ЭЭКТС

D
ГИС
Керамич.
Генерат.
лампы
T
Вакуумн.
лампы
Прочие
П
ЭЛT
Газоразр.
приборы
Вакуумные
ИЭОТ
Твердотельные
Пленочные
Оптические
диски
Индикат.
Дискретные
приборы
ЖКИ
Активные
элементы
Диоды
RC-схемы
Светочувств.
Тр-ры
Датчики
Толстопленоч.
Тонкопленоч.
Многоэл.пр.
ИС
МИС
СИС
СБИС
УБИС
БИС

4. Некоторые особенности производства ИМС

T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
TR
DT
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
ИМС
TR
DT
TR
DT
T
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
T
T
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
R
D
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
T
T
T
T
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
T
T
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
T
T
TR
DT
TR
DT
TR
DT
TR
DT
R
D
TR
DT
TR
DT
R
D
ИМС

5.

H0
Р- эпитаксия
Р+ подложка
H28
H25
H17
N- карман
H9
H6
H14
Р- карман
H15
H20
H19
H18
H12
H4
H16
H1
H7
H10
H13
H21
H23
H22 H24 H27
H26
H29
H30
Общий вид кремниевой пластины, кристалла и
сечение характерного участка ИМС

6.

РЭМ участка ИМС с субмикронными
проектными нормами

7.

Основные этапы формирования
твёрдотельной структуры ИМС
Si3N4
n-эс
n
n
p-Si
p-Si
а)
г)
Si3N4
n-эс
n-эс
SiO2
n
n
p-Si
p-Si
б)
д)
n+
Si3N4
К
Э
n-эс
n
р+
SiO2
n
n-эс
p-Si
p-Si
в)
Б
е)
а) – диффузия для создания скрытого слоя; б) – эпитаксиальный слой n–типа;
в) – маскирование слоем Si3N4; г) – вытравливание V–образных канавок;
д) – окисление кремния для создания диэлектрической изоляции; е) – формирование
элементов транзистора, вскрытие контактных окон и нанесение металлизации для
создания межсоединений

8. Изделия электронной техники ОАО «Интеграл»

9. Структура базовых элементов биполярных ИМС

К
Э
n+
n+
p
Б
p
p
n
n+
p
n-p-n - транзистор
К
Э
К
Б
n+
n
n+
p
Горизонтальный p-np - транзистор
К
n
p
Э
p++
p
n
Б
n+
p
p
Вертикальный p-n-p - транзистор
n

10. Структура базовых элементов униполярных ИМС

И
А
n
p
n+
И
Б
С
З
n+
С
З
n+
n+
p
е
ни
е
щ
ог а
б
О
А
Ом-1
ед
Об
-UЗ
UOВ
ни
не
е
о
Об
UOИ
га
ни
ще
е
Б
+UЗ
Принцип действия МОПтранзистора основан на
управлении током,
протекающим в
приповерхностном слое
полупроводника, при помощи
напряжения, приложенного к
металлическому электроду,
отделенному от поверхности
полупроводника тонким
диэлектриком. Различают nМОП, р-МОП, КМОП БИС,
где в качестве базового
активного элемента
используются р-канальные, пканальные МОПтранзисторы, либо
комплементарная пара на их
основе.

11. Базовые элементы ИМС с инжекционным питанием

И
Б
p1
К
n2
p2
n1
Э
НК
К
+Е
R
P1
И
P2
n1
Б P2
S
n1
Э
В этих схемах энергия, необходимая для
преобразования или хранения информации,
вводится инжекцией неравновесных носителей в
базу через специальный инжекторный переход,
смещаемый в прямом направлении.
В отличие от обычного п-р-п транзистора данная
структура содержит еще один электрод-инжектор
(Р1-область). Второе отличие заключается в
изменении функций электронных областей N1 и N2:
N1-эмиттер, N2-коллектор.
1. Транзистор р-n-р-типа образован инжекторной
областью Р1, играющей роль эмиттера, частью
эмиттерной N1-области, служащей базой, и базовой
Р2-областью, выполняющей функции коллектора.
2. Транзистор n-р-n вертикального типа образован
частью эмиттерной N1-области, примыкающей к
ней, частью базовой Р2-области и коллекторной N2областью.
Логические БИС с инжекционным питанием
подразделяются на:ИЛ - интегральная логика; И2Л
- интегральная инжекционная логика; И3Л интегральная логика с изопланарной изоляцией;
И4Л - интегральная ионно-имплантированная
логика (без изоляции); И5Л - интегральная ионноимплантированная логика с изопланарной
изоляцией.

12. Интегрированные приборы с зарядовой связью

Вх
p(n)
З1
+ +
+ +
n(p)
З2
З3
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
З4
Имеются металлические затворы (З1,
З2, З3, З4 и т.д.). Для инжекции зарядов
на входе структуры формируется диод.
Если по всем затворам приложить
пороговое отрицательное смещение U1,
то у поверхности полупроводника nтипа образуется равномерный
обедненный электронами слой.
Увеличение смещения до U2 > U1 на
затворе З1 приведет к появлению в
приповерхностной под ним зоне
потенциальной ямы, в которую при
наличии напряжения на входном диоде
будут инжектироваться дырки. Если
после окончания процесса инжекции к
затвору З2 приложить U3 > U2, то под
ним возникает более глубокая
потенциальная яма. При этом под
затворами З1 и З2 возникает
продольное поле, под действием
которого в приповерхностном слое
полупроводника произойдет дрейф
носителей заряда от З1 к З2. Аналогично
происходит перемещение зарядов к
следующим электродам.