Введение. 1. Курносов А.И. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А.И
1. Курносов А.И. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А.И. Курносов, В.В. Юдин. М.: Высш. шк., 1986. 2. Ефимов И.Е. Микроэлектроника. учеб. пособие для вузов/ И.Е.Ефимов, И.Я.Козырь, Ю.И. Горбунов. М.: Высш. шк. 1986. 464 с. 3. Пичугин И.Г. Технология полупроводниковых приборов/ И.Г. Пичугин, Ю.М. Таиров. М.: Высш. шк., 1984. 4. Чистяков Ю.Д. Физико-химические основы технологии микроэлектроники/ Ю.Д. Чистяков, Ю.П. Райнова. М.: Металлургия, 1979. 5. Черняев В.Н. Физико-химические основы технологии РЭА/ В.Н. Черняев. М.: Высш. шк., 1987. 6. Парфенов С.Д. Технология микросхем/ С.Д.Парфенов. М.: Высш. шк., 1986. 7. Коледов Л.А. Технология и конструирование микросхем, микропроцессоров и микросборок/ Л.А. Коледов. М.: Радио и связь, 1989. 8. Технология СБИС/ под ред. С. Зи М.: Мир. 1983 9. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы/ В.В. Пасынков, Л.К.Чиркин. °М.: Высшая школа, 1987. 10. Кремневые планарные транзисторы/ под ред. Я.А. Федотова М.: Сов. Радио. 1973, 335 с. 11. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров/ В.Н. Черняев М.: Радио и связь, 1987. 12. Плазменная технология в производстве СБИС/ под ред. П. Айнспурка, Д. Брауна, пер. с англ. под ред. Е.С. Машковой. М.: Мир, 1987. 13. Риссел Х. Ионная имплантация/ Х. Риссел, И. Руге, пер с нем. под ред. М.И. Гусева. М.: Наука, 1983. 14. Валиев К.А. Физические основы субмикронной литографии/ К.А. Валиев, А.В. Раков. М.: Радио и связь, 1985. 15. Тилл У. Интегральные схемы. Материалы. Приборы. Изготовление./ У. Тилл, Дж. Лаксон, пер. с англ. под ред. М.В. Гальперина. М.: Мир, 1988. 16. Сугано Т. Введение в микроэлектронику/ Т. Сугано, Т. Икомо, Е. Такзиси. М.: МИР, 1989. 17. Березин А.С. Технология и конструирование интегральных микросхем/ А.С. Березин, О.Р. Мочалкина. М.: Радио и связь, 1992.
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 1. ЭЛЕМЕНТЫ БИПОЛЯРНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 6 1.1. Биполярный полупроводниковый транзистор 6 1.1.1. Теория p-n-перехода в условиях равновеси 6 1.1.2. p-n-переход в неравновесных условиях 10 1.1.3. Вольт-амперная характеристика р - n-перехода 12 1.1.4. Качественный анализ работы биполярного транзистора 14 1.1.5. Статические характеристики транзистора в схеме с ОБ 17 1.1.6. Статические характеристики в схеме с ОЭ 19 1.1.7. Статические параметры транзисторов 22 1.1.8. Биполярный транзистор как четырехполюсник. 24 1.1.9. Особенности дрейфовых транзисторов 25 1.2. Интегральные резисторы 27 2. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ НА ОСНОВЕ СТРУКТУР МЕТАЛЛ — ДИЭЛЕКТРИК – ПОЛУПРОВОДНИК (МДП) 31 2.1. Устройство МДП транзистора 31 2.2. Качественный анализ работы МДП транзистора 33 2.3. Уравнение для вольт-амперных характеристик МДП транзистора 39 2.4. Характеристики МДП транзистора 46 2.5. Статические параметры МДП транзистора 48 2.6. Частотные свойства МДП транзистора 49 3. СОЕДИНЕНИЯ И КОНТАКТНЫЕ ПЛОЩАДКИ 50 4. БАЗОВЫЕ СХЕМЫ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ 52 5. РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ ИМС 60 6. РАЗРАБОТКА ФОТОШАБЛОНОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИС 71 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 80 7.1 Эпитаксия кремния 81 7.2 Формирование диэлектрических слоев 85 7.3 Диффузионное легирование в планарной технологии 93 7.4 Ионное легирование 98 7.5 Литографические процессы 100 7.6 Металлические слои 103 7.7. Основные этапы технологического цикла (пример) 106 8. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 111 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 114 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 118 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 120
Учебное издание
Коротков Леонид Николаевич Сысоев Олег Иванович
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА: КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
В авторской редакции
Компьютерный набор Л.Н. Короткова
Подписано к изданию 18.11.2011. Объем данных 2,1 МБ
ФГБОУВПО "Воронежский государственный технический университет" 394026 Воронеж, Московский просп., 14
Введение Начнём с определения смысла широко используемого в нашей жизни термина электроника. Электроника – это наука, то есть система знаний, о формировании и управлении потоками электронов в различных физических средах под воздействием электрических, магнитных и электромагнитных полей. Как наука электроника позволяет получить достоверные результаты о поведении потоков заряженных частиц, пригодные для применения в практике. Такая электроника базируется на фундаментальных законах физики и сама по сути является частью общей физики. С другой стороны, под электроникой в общем смысле мы подразумеваем конкретные изделия бытового, медицинского, учебного, военного и многих других назначений, без которых немыслима современная жизнь любого общества. Между электроникой-наукой и электронными изделиями располагается электронная промышленность – материальная база технологического прогресса современной цивилизации. Поэтому электронику мы должны воспринимать как неразрывную триаду из электроники-науки, электронной промышленности и электронных изделий. Прогрессируя по всем упомянутым направлениям, электроника достигла исторического этапа развития, который получил название микроэлектроника. Развитие это было естественным, поскольку многие задачи, решаемые электроникой, не требуют больших по размерам устройств (например, определение температуры, давления, освещённости, химического состава вещества, сбор и хранение информации, различные расчёты, разведка и спецоперации, микрохирургия, исследование космоса и др.). Кроме того, чем меньше размеры подобных устройств, тем они более функциональны и экономичны. Бурная миниатюризация отдельных компонентов, схем и целых процессорных систем началась во второй половине ХХ века. Отметим, что в электронике принято выделять три основных разновидности: вакуумную, твердотельную и квантовую (лазеры). Главным предметом настоящего пособия будет полупроводниковая твердотельная электроника, рождение которой началось в 1947 г. созданием первого полупроводникового (биполярного) транзистора (Дж.Бардин, У.Браттейн, У.Шокли). В 1959 г. была предложена концепция создания интегральной схемы. В начале 60-х годов на поверхности монокристалла кремния Si были сформированы приборы нового типа – МОП полевые транзисторы (Металл-Окисел-Полупроводник). В этих структурах роль диэлектрического слоя между плёнкой металла и полупроводниковой подложкой играет оксид кремния SiO2, получаемый контролируемым окислением полированной поверхности кремния. В конце 60-х годов была разработана технология изготовления р -МОП и несколько позже п- МОП транзисторов соответственно с дырочной и электронной проводимостями. При их объединении возник комплементарный МОП транзистор (КМОП или CMOS), который в настоящее время является основным элементом в схемотехнике ИС. Таким образом, на протяжении почти полувека электроника стремительно развивалась под лозунгом «компактнее, быстрее, лучше, дешевле». Достигнутые успехи весьма впечатляющи: выполняется закон Мура – каждые 1,5-2 года количество отдельных элементов (в основном, транзисторов) на чипе удваивается, а характерный размер структуры R падает. В итоге в современной электронной ИС число элементов сопоставимо с числом жителей Земли (~ 6·109 чел.), а занимаемая ими площадь всего около 1 см2. С ещё большей скоростью растёт плотность магнитной записи на жёстких дисках (на 60-80% в год). Очень важно, что с уменьшением размеров одновременно снижается стоимость единичного элемента структуры. В результате по этому показателю продукты высоких технологий вошли в наноцентовую область. Шутливая иллюстрация этого закона: если бы «боинги» совершенствовались так же быстро, как ИС, то сейчас один самолёт брал бы на борт всё население Москвы, облетал бы Землю менее чем за 1 с, сжигал бы при этом несколько литров керосина, а билет стоил бы меньше 1 цента (в виду имеются ёмкость оперативной памяти одной ИС, её быстродействие, энергопотребление и стоимость одного в ней элемента) В настоящее время микроэлектроника является главным направлением теории и практики электроники в целом, охватывая частотный диапазон работы ИС от очень низких частот, измеряемых Герцами, до сверхвысоких (СВЧ), миллиметровых и световых (лазеры) волн. Микроэлектроника стала предтечей следующего этапа развития электроники – наноэлектроники.
|
