Tanfolyam vázlat
Tananyag anyaga "Rádióelektronika integrált készülékei"
Melyek a RE integrált eszközei és hogyan használják őket?
Rádióelektronika integrált készülékei: GOS.
A félvezető integrált áramkörök (IC) fő szerkezete; a bipoláris IC-k szerkezete, a térhatású tranzisztorok IC-i szerkezete; az A III B V csoport félvezetőinek szuper-nagy IC-i szerkezete; Josephson elemei; integrált optika elemei; lézerforrások az integrált optikában; akusztikus optikai kölcsönhatás és az azon alapuló eszközök; típusú akusztikus felületi hullámok; jelfeldolgozó eszközök: késleltető vonalak, rezonátorok, szűrők, csatolók
Összeállította: Nalkin ME
A teljes mennyiség 72 óra (36 előadás).
1 A mikroelektronika alapvető rendelkezései, elvei és irányai
1.1 Az elektronikus berendezések elemeinek miniatürizálásának szakaszai
1.2 A mikroelektronika terminológiája
1.3 A mikroelektronikai termékek osztályozása és általános jellemzői
2 Hibrid integrált áramkörök
2.1 Vékonyfilm és vastag filmes GIS tervezési jellemzői
2.2. Sűrű filmek előállítására szolgáló eljárások
2.3. Vékonyrétegek előállítási módszerei
2.4 Vékony filmszerkezetek kialakításának módszerei
2.5 A vékonyfilm technológiával kapcsolatos korlátozások
2.6 A filmellenállások végrehajtása és alapvető paraméterei
2.7 A filmkondenzátorok megvalósítása és alapvető paraméterei
2.8 A megvalósítás és az induktivitás alapvető paraméterei
2.9 A csuklós GIS elemek felszerelése
2.10. A fejlesztés alapelvei és a térinformatikai tervezés szakaszai.
3 Félvezető (monolitikus) integrált áramkörök
3.1 A monolitikus integrált áramkörök tipikus szerkezetei
3.2 A diódák megvalósítása és alapvető paraméterei
3.3 Az ellenállások megvalósítása és alapvető paraméterei
3.4 A kondenzátorok végrehajtása és alapvető paraméterei
3.5 Az IC konstrukciójú tranzisztoros szerkezetek fajtái
3.6 Planáris epitaxikus tranzisztorok
3.7 Bipoláris tranzisztorok Schottky-gáttal
3.8 Transzisztens szerkezetek injektálható teljesítménygel
3.8 Multi-emitter tranzisztorok
3.9 A TIR-struktúrán és a CMDP-n alapuló tranzisztorok
4 Az IMS alkalmazás alapjai
Az IMS telepítésének követelményei
5 A mikrohullámú mikrokörök jellemzői
Mikrohullámú GIS a lumped elemeken
Mikrohullámú GIS elosztott elemei
Monolitikus mikroáramkörök Mikrohullámú
Mikrohullámú volumetrikus integrált áramkörök
6 A nagysebességű digitális IC-k és a nagymértékben integrált áramkörök jellemzői
A digitális IC-k sebességének növelésével járó módok és problémák
Technológia és CAD VLSI
7 A mikroelektronikai termékek minőségének, megbízhatóságának és költségének értékelése
A minőség fogalma és az IP minőségének értékelésére vonatkozó kritériumok
A megbízhatóság fogalma és az IP megbízhatóságának értékelésére vonatkozó kritériumok
Ipari minőség és megbízhatóság ellenőrzés
Az IP költsége, az egységköltség, a költségeket befolyásoló fő tényezők fogalma
8 A funkcionális mikroelektronika elemei
Az integrált optika elemei és eszközei
Hall-effekt érzékelők
Kémiai elemek az elektronikában
Félvezető szerkezetek, mint a CNS
Gyémántra épülő félvezető szerkezetek
1 A mikroelektronika alapvető rendelkezései, elvei és irányai
1.1 Az elektronikus berendezések elemeinek miniatürizálásának szakaszai
Modern rádiós rendszerek jellemzője a magas funktsilnalnoy komplexitása és nagyszámú komponens tartalmazza az összetétel, ami a magas követelményeket támaszt a megbízhatóságát mind az elemek és a közöttük lévő összefüggéseket (rádiótechnikai - a tudomány kapcsolatok!). Ezenkívül fontos a tömeg, a méretek csökkentése, az energiafogyasztás és a költségek csökkentése. Ezeket a feladatokat a mikroelektronika modern elemalapjaival oldják meg.
Mikroelektronika - elektronika, melyek kiterjednek a kutatás, a fejlesztés, a gyártás és alkalmazás mikroelektronikai termékeket. A fő jellemzője az integráció a mikroelektronika: folyamat (módszerekkel gyártási csoport) szakasza (Association of elemek egyetlen szubsztrát), Tudományos és Technológiai (használatra eredmények kapott találkozásánál Sciences).
Az első jelentős sikereket az REA miniatürizálásában az 1950-es és 1960-as években értek el. a vákuumból a szilárdtest aktív eszközökre történő áttérés és a nyomtatott áramköri technológia bevezetése miatt. Ez lehetővé tette számunkra, hogy áttérjenek a komplex rendszerek építésének moduláris elvére. A modulok voltak az elektronikus eszközök elsődleges elemei, és szabványos egységes funkcionális egységekként működtek. A modulok elemalapja diszkrét testelemek (tranzisztorok, diódák, ellenállások stb.) Voltak.
A következő lépés a micromodulákra való áttérés volt. A mikromodulok szabványos kialakításúak voltak, függetlenül attól, hogy benne vannak-e az elemek és a kapcsolódási séma. A mikromodulákat több emeleten elhelyezett kerámia mikrolemezeken végeztük. Az interplatformos összeköttetéseket merev vezetékek biztosítják, amelyek a lemezek kerületén vannak elhelyezve. A mikrolemezeken nyomelemek vannak felszerelve, nyomtatott vezetékekkel. Az összeszerelés után a mikromodulát egy epoxi vegyületgel lezárják.
Az integrált mikroáramkörök első fejlesztései az 1958-1960-as évek közé tartoznak. 1961-től 1963-ig. az első elemi film mikroáramkörök sorozatosan készültek. A problémák kialakulásával összefüggő aktív stabil film elemeket, vezetett a domináns alkalmazása a hibrid integrált áramkör, amelyben a passzív elemek végzik film technológia, és az aktív - a félvezető chip melyek szerelt a szubsztrát. A 60-as évek első felében. a mikroelektronika születési dátuma. Elő ebben időskálán integrált áramkör azzal jellemezve, hogy 10-100 sejt / kristály, a minimális mérete körülbelül 100 mikron elem.
A második szakasz az 1960-as évek második felére nyúlik vissza. és 100-10 000 elem / kristály fokú integrációjával jellemezhető, amelynek minimális eleme körülbelül 3 μm. Az 1970-es évek első felétől. a BIS termelését elsajátítják.
A harmadik szakasz, amely az 1970-es évek második felére vezethető vissza. amelyet 10 000-10000 elem / kristály integrálódási fokú mikroszkópok kifejlesztésével jellemeznek, és minimális elemmérete 1 - 0,1 μm. Ebben az időszakban a VLSI és a mikroprocesszorok intenzíven fejlettek.
A mikroelektronika továbbfejlesztését a digitális adatfeldolgozási módszerek egyre növekvő felhasználása jellemzi, ami növeli a sebességet, az integráció mértékét, a megbízhatóságot és csökkenti a digitális mikroáramkörök költségét. A funkcionális elektronika eszközeinek szerepe szintén növekszik.
Jelenleg ez jellemzi elérése korlátozó tényező az integráció mértéke és az elért nagy sebességű digitális áramkörök, a széles körben elterjedt a mikro összeszerelés, intenzív fejlesztése a monolit IC technológia mikrohullámú szerepének megerősítésére opticheskoy- és akusztikai-elektronikai eszközök.
1.2 Elfogadott terminológia a mikroelektronika számára a GOST szerint
A mikroáramkör olyan mikroelektronikai termék, amelynek egyenértékű sűrűsége legalább öt elem egy köbcentiméteren a kötet által elfoglalt térfogattal, és egyetlen konstrukciós egésznek tekinthető.
Az integrált mikroáramkör (IC) egy mikrochip, mindegyike vagy néhány eleme elválaszthatatlanul össze van kapcsolva és elektromosan össze van kötve egymással, hogy az eszközt egyetlen egységként kezeljék.
A félvezető IC egy IMS, amelynek elemei félvezető anyag térfogatban és / vagy felületén készülnek.
Az IC film egy IC, amelynek elemei dielektromos anyag felületén lerakódott filmek formájában készülnek.
A vékony film IC egy film-IC, amelynek filmvastagsága legfeljebb 1 μm.
Hibrid integrált áramkör - IC, amelynek egy része független kialakítású.
A mikroszerkezet egy mikrochip, amely különböző elemekből és (vagy) integrált áramkörökből áll, amelyeket szerkezetileg terveztek és tesztelhetők a szerelés és a telepítés előtt.
Az IC szubsztrátja a bázis, amelynek felszínén vagy térfogatában az IC elemei képződnek.
Az alapkristály olyan félvezető anyagból készült szubsztrátum, amelynek olyan elemei vannak, amelyek nem kapcsolódnak egymáshoz, és amelyeket az IMS létrehozására használnak szelektív körkörös kapcsolatok létrehozása során.
Az epitaksia a növekvő rétegek folyamata egy rendezett kristályszerkezettel, a szubsztrátum orientáló hatásának megvalósításával.
Maszk - egy sablon, amely szelektív védelmet nyújt az aljzat egyes részei számára a feldolgozás során.
Elem IMC - az IC része, amely bármilyen rádióelem funkcióját végrehajtja, amely elválaszthatatlanul a kristálytól vagy a hordozótól. Az elem önálló termékként nem választható el az IC-től.
Az IMS összetevője a rádiós elem funkcióit végrehajtó IC része, és a telepítés előtt egy külön csomagban található független termék.
1.3 A mikroelektronikai termékek osztályozása és általános jellemzői
A gyártott termékek típusától megkülönböztetik:
Az IC elemei egy közös hordozó felületén vagy felszínén készülnek, és egy közös házban vannak elhelyezve. Az elemek egyetlen technológiai folyamatban jönnek létre, a gyártási elemek és összekapcsolások csoportelméleteivel.
A funkcionális eszközök működési elve a nem elektromos jelenségek szilárd anyagon alapul. Ilyen jelenségek:
A szerkezeti segédtermékek mikrocsatornák összeszerelésére és összeszerelésére szolgálnak. Ezek a következők:
- Többrétegű nyomtatott áramköri lapok;
A termék jellemzői és megbízhatósága miatt ezeknek a termékeknek az IC-hez közel kell lenniük. Ezért a mikroelektronikai technológiákat széles körben használják a megvalósításukhoz.
A mikroelektronika legnehezebb terméke az IC, és ez jellemzi az integrált mikroelektronikai technológiák szintjét. Az IMS nómenklatúrájának osztályozása különböző kritériumok alapján történhet. A strukturális és technológiai jellemzők legáltalánosabb osztályozása, amely szerint az IMS alábbi típusai vannak megkülönböztetve:
- Félvezető (monolitikus) integrált áramkörök;
A félvezető IC-k félvezetős szubsztrátokon valósulnak meg. Alapanyagként a következő anyagokat használják:
Az IC alapeleme tranzisztor. A félvezető IC-k megvalósíthatók:
- Bipoláris tranzisztorok Schottky diódával;
- Térbeli (unipoláris) tranzisztorok.
A film-IC-k a filmek vastagságában különböznek egymástól, amelyet az alkalmazásuk technológiája határoz meg. Közülük:
A vastagrétegű IC-ket úgy készítik el, hogy egy bizonyos kémiai összetételű pasztát égetnek át a stencileken egy kerámia hordozóra. Mint szubsztrátum anyag, leggyakrabban a 22 ° ű minőségű kerámiát használják. A filmek vastagsága egy-tíz mikrométer. A vastagréteg-technológia problémái elsősorban a paszta összetétel heterogenitásának és a keletkező filmek vastagságának heterogenitásának köszönhetőek, ami az áramkörök elektromos paramétereinek romlásához és megismételhetőségük romlásához vezet.
A vékonyrétegű IC-k széles körben elterjedtek. A vékony film IC kép vákuum vagy galvanikus lerakódás a vezető anyagok stencilek segítségével. Mivel a szubsztrátok használt polycorp (polikristályos alumínium-oxid), sital, ferrit. A filmek vastagsága nem több, mint néhány mikrométer, ami a kerámia szubsztrátum kiváló minőségű felületét igényli. A magas felületi tisztaságot kiváló minőségű megmunkálással (polírozással) és üvegezéssel érik el. Ha az alaplemez felületén mázolunk, egy vékony réteg olvadt kvarcüvegt alkalmazunk. Az üvegréteg vastagsága általában nem haladja meg a 100 μm-t.
A hibrid IC-kben a passzív elemek vékonyréteg vagy vastag film technológiával készülnek. Ebben az esetben az aktív komponensek (diódák, tranzisztorok) diszkrét, nyílt végű termékek, amelyek az IC összeszerelése során vannak felszerelve. A diszkrét, nyílt végű komponenseket "chip" -nek nevezik - az angol "chipből". A legszélesebb körben elterjedt GIS a vékony filmek alapján.
Vannak IMS is az aljzat típusai szerint:
- IC aktív szubsztráttal. Az ilyen IC-ek elemei félvezető anyag szubsztrátumán belül vannak.
- IC passzív szubsztráttal. Az ilyen IC elemei egy dielektromos anyagból készült szubsztrátum felületén helyezkednek el.
A félvezető IC használatával mind az aktív és passzív szubsztrát a film és a hibrid - általában passzív.
Az IC komplexitását az integráció foka és a csomagolás sűrűsége jellemzi.
A fokú integráció K = lgN, gdeN- az alkatrészek száma és elemei IC, beleértve az alkotó elemek a komponensek; A K számított értéke a legközelebbi nagyobb értékre kerekítve van. Ha K<=1, то ИМС называют простой (ИМС первой степени интеграции), 1<К<=2 – средней (второй степени интеграции), 2<К<=4 – большой ИС – БИС, К>4 - szuper nagy IS - VLSI.
Az elemek tömörítési sűrűsége a kristály egységnyi területére eső elemek száma. Gyakran előfordul a kristály egységnyi területére eső tranzisztorok száma.