КЭТ лабы (4 сем) / кэт лр5
.docxТема: исследование элементов гибридных интегральных микросхем
Цель работы: исследование интегральных микросхем и определение параметров элементов, их составляющих.
Основные понятия и определения
Интегральная микросхема (ИМС) – это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработки и (или) накапливания информации и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке и эксплуатации рассматривается как единое целое.
По конструктивно-технологическому признаку различают полупроводниковые и гибридные ИМС. Для их изготовления используют полупроводниковую и пленочную технологии. Сущность первой заключается в локальной обработке участков полупроводникового кристалла и придании им свойств, присущих отдельным элементам и их соединениям. Вторая основана на использовании послойного нанесения пленок различных материалов на общее основание (подложку) при одновременном формировании из них элементов и их соединений. Комбинация двух металлических пленок, между которыми расположена диэлектрическая пленка, образует пленочный интегральный конденсатор.
Миниатюризация ИМС количественно характеризуется степенью интеграции микросхемы (k) и плотностью упаковки элементов (N). Степень интеграции определяется числом элементов микросхемы. При n < 10 степень интеграции k = 1, при 10 < n < 100 k = 2, при 100 < n < 1000 k = 3. Плотность упаковки N определяется числом элементов микросхемы, приходящихся на 1 см2 поверхности подложки или кристалла. Гибридные ИМС, в свою очередь, разделяются на тонкопленочные (толщина пленок менее 1 мкм) и толстопленочные. При этом принципиальным является не столько количественное, сколько качественное различие, определяемое технологией изготовления пленок.
Протокол наблюдений
Обработка результатов
1. Расчет степени интеграции микросхемы (k) и плотность упаковки элементов (N)
Тип ИМС, измеренная площадь подложки и посчитанное количество элементов сведены в таблицу 1.
Таблица 1 |
||||||||
Тип ИМС |
Площадь подложки, мм2 |
Количество элементов |
Степень интеграции ( k) |
Плотность упаковки (N), эл/см2 |
||||
активных |
Навесных конденсаторов |
Пленочных резисторов |
Пленочных конденсаторов |
общее |
||||
Гибридная |
204 |
8 |
2 |
7 |
0 |
17 |
2 |
8,33 |
Число элементов микросхемы 10 < n < 100, следовательно, k = 2.
Плотность упаковки:
Результаты расчетов сведены в таблицу 1.
2. Расчет удельного поверхностного сопротивления резистивного слоя для каждого исследованного резистора
Параметры резистивных элементов и результаты расчетов удельного поверхностного сопротивления приведены в таблице 2.
Таблица 2 |
||||||
номер резистора |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
R, кОм |
5,92 |
0,47 |
0,21 |
0,09 |
0,11 |
1,19 |
b, мм |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,2 |
l, мм |
42,9 |
9,6 |
6,3 |
2,7 |
3,3 |
18,1 |
ρs, Ом |
13,800 |
14,688 |
16,667 |
16,667 |
16,667 |
13,149 |
Пример расчета для 1 резистора:
3. Расчет удельной емкости для данной конструкции
Результаты расчетов удельной емкости приведены в таблице 3.
|
Таблица 3 |
|
конденсатор |
керамический |
оксидный |
С, мкФ |
1 |
0,068 |
S, мм2 |
3,99 |
10,5 |
Суд, мкФ/мм2 |
0,2506 |
0,00648 |
4. Интегральные микросхемы представлены на рисунках 1А, 2А, 3A в приложении А.
Выводы
В ходе лабораторной работы была изучена гибридная интегральная микросхема, посчитано количество ее активных (8 шт.) и пассивных (9 шт.) элементов, найдена ее степень интеграции k = 2 и рассчитана плотность упаковки N = 8,33 эл/см2.
Был произведен расчет удельного поверхностного сопротивления резистивного слоя для каждого исследованного резистора исследуемой микросхемы.
Также была рассчитана удельная теплоемкость керамического и оксидного конденсаторов, получившаяся равной соответственно суд кер = 0,25 мкФ и суд окс = 6,48 нФ.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Рисунок 1А – Топология ИМС 2УС281
Рисунок 2А – Топология ИМС 2Л324 с лицевой стороны
Рисунок 3А – Топология ИМС 2Л324 с обратной стороны