Таблица 1.3 - Параметры диода Д303[4, стр.473,474,476]
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Данные о
параметрах
Средний прямой ток: среднее за период
значение тока через диод
Iпр.ср.
А
3
Импульсный прямой ток: наибольшее мгновенное значение прямого тока, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся переходные токи
Iпр.и.
-
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение
Uобр max
В
150
Среднее прямое напряжение: среднее за период значение прямого напряжения при заданном среднем прямом токе
Uпр ср
0.3
Средний прямой ток: среднее за период значение прямого тока через диод
Iпр.ср
Постоянный обратный ток, обусловленный
постоянным обратным напряжением
Iобр
мА
1
Время обратного восстановления: время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током заданного значения
Tвос.обр
мкс
Максимально допустимая частота: наибольшая
частота подводимого напряжения и импульсов тока, при которых обеспечивается надежная работа диода
fmax
кГц
5
Таблица 1.4 - Параметры диода Д242Б [4, стр.473,474,476]
100
1.5
1.1
Выбор и обоснование конструктивных и технологических матриалов
Для изготовления полупроводниковых интегральных схем используют в большинстве случаев пластины монокристаллического кремния p- или n- типа проводимости, снабженными эпитаксиальными и так называемыми “скрытыми” слоями. В качестве легирующих примесей, с помощью которых изменяют проводимость исходного материала пластины, применяют соединения бора, сурьмы, фосфора, алюминия, галлия, индия, мышьяка, золота. Для создания межсоединений и контактных площадок используют алюминий и золото. Применяемые материалы должны обладать очень высокой чистотой: содержание примесей в большинстве материалов, используемых при изготовлении полупроводниковых микросхем, не должно превышать 10-5...10-9 частей основного материала.
Изменяя определенным образом концентрацию примесей в различных частях монокристаллической полупроводниковой пластины, можно получить многослойную структуру, воспроизводящую заданную электрическую функцию и до известной степени эквивалентную обычному дискретному резистору, конденсатору, диоду или транзистору. [1, стр. 24-25].
Необходимо отметить, что материал используемый для изготовления интегральной микросхемы должен определятся параметрами зависящими от свойств материала, а именно: оптических, термических, термоэлектрических, зонной структуры, ширины запрещённой зоны, положения в ней примесных уровней и т. д. Немаловажное значение играют электрические свойства полупроводникового материала: тип электропроводности, концентрация носителей заряда и их подвижность, удельное сопротивление, время жизни неосновных носителей заряда и их диффузионная длина.
К основным требованиям, которым должны удовлетворять все материалы, используемые в производстве интегральных МС, относятся:
1. стойкость к химическому воздействию окружающей среды;
2. монокристаллическая структура;
3. однородность распределения;
4. устойчивость к химическим реагентам;
5. механическая прочность, термостойкость;
6. устойчивость к старению и долговечность.
Важным фактором, который должен учитываться при определении возможности применения какого-либо материала или технологического процесса производства ИМС, является его совместимость с другими применяемыми материалами [1, стр.24,25, 27].
Приведем параметры некоторых проводящих материалов и параметры некоторых полупроводниковых материалов.
Таблица 2.1 - Физические и электрические параметры проводящих материалов[6]
Величина
Перечень материалов
Алюминий
Золото
Медь
Никель
Олово
Свинец
Серебро
Плотность,
103кг/м3
2,7
19.3
8.9
8,9
7,3
11,4
10.5
Удельная теплоемкость,
кДж/(кг*К)
0,92
0,13
0,38
0,5
0,25
Температура плавления,
ºС
660
1064
1083
1455
232
327
960
Удельная теплота плавления,
кДж/кг
380
66,6
175
58
25
87
Предел прочности ГПа
0,24
0.027
0,016
0,14
Удельное сопротивления ,10-8
Ом*м
2,8
1,7
12,0
21,0
1,6
Температурный коэффициент сопротивления,
*10-3 ºС-1
4,2
4,3
6,5
4,9
3,7
4,1
Модуль Юнга
*1010 Па
7
12
Таблица. 2.2 - Основные свойства некоторых полупроводниковых материалов[5, стр. стр. 135]
Параметр и единица измерения
Полупроводниковые материалы
Кремний
Германий
Арсенид
галлия
Антимонид индия
Карбид кремния
Атомная молекулярная масса
28,1
72,6
144,6
118,3
40,1
Плотность, г/см-3
2,.33
5,32
5,4
5,78
Концентрация атомов ∙10 22, см-3
4,4
1,3
1,4
4,7
Постоянная решетки, нм
0,543
0,566
0,563
0,648
0,436
Температура плавления,°С
1420
937
1238
520
2700
Коэффициент теплопроводности, Вт/(см∙К)
1,2
0,586
0,67
0,17
0,084
Удельная теплоемкость, Дж/(г∙К)
0,76
0,31
0,37
1,41
0,62…0,75
Подвижность электронов, см2/(В∙с)
1300
3800
8500
77000
100..150
Подвижность дырок, см2/(В∙с)
470
1820
435
700
20…30
Относительная диэлектрическая проводимость
16
11
Коэффициент диффузии электронов, см2/c
33,6
98
220
2200
2,6…3,9
Коэффициент диффузии дырок, см2/с
12,2
47
11,2
18
0,5…0,77
Ширина запрещенной зоны, эВ (Т = 300 К)
1,12
0,18
3,1
Таблица 2.3 - Ширина запрещенной зоны (в эВ) элементарных полупроводников (при T=300K) [5, стр. 134]
Элемент
Э
Бор
Углерод (алмаз)
5.6
1.12
0.0665
0.08
Фосфор
Мышьяк
1.2
Сурьма
0.12
Сера
2.5
Селен
1.8
Тейлур
0.36
Йод
1.25
При изготовлении ИМС применение получили кремний, германий, арсенид и фосфид галлия, антимонид индия, карбид кремния. Наиболее распространёнными в этой области является кремний, однако применение в изготовлении ИМС находят многие из перечисленных выше соединения.
Арсенид галлия GaAs, обладающий более высокой подвижностью электронов и большей шириной запрещенной зоны. Его применяют в ИС высокого быстродействия , в частности в микросхемах СВЧ, но главным образом для изготовления дискретных приборов СВЧ. Широкому применению этого материала в микроэлектронной технологии препятствует сложность его получения и обработки. Арсенид галлия GaAs , фосфид галлия GaP, карбид кремния SiC служат для изготовления светодиодных структур в оптоэлектронных ИС. Антимонид индия InSb , имеющий очень высокую подвижность электронов, является перспективным материалом для создания ИС очень высокого быстродействия. Однако из-за малой ширины запрещенной зоны этого полупроводника работа таких микросхем возможна только при глубоком охлаждении [7].
Кремний кристаллизуется в структуре алмаза. В химическом отношении при комнатной температуре он является весьма инертным веществом – не растворяется в воде и не реагирует со многими кислотами в любых количествах, устойчив на воздухе даже при температуре 900ºС, при повышении температуры – окисляется с образованием двуокиси кремния. Вообще, при нагревании кремний легко реагирует с галогенами, хорошо растворим во многих расплавах металлов. Атомы элементов валентностью 3,5 являются донорами и акцепторами, создавая мелкие уровни в запрещенной зоне. Элементы 1,2,6,7 вносят глубокие уровни в запрещенную зону и вносят изменения во время жизни неосновных носителей заряда. Акцепторный уровень расположен в верхней половине запрещенной зоны [5, стр.145-156].
В разрабатываемой МС в качестве подложки будет применяться кремний, у которого следующие преимущества перед германием:
1. Большая ширина запрещённой зоны, что даёт возможность создавать резисторы с большими номинальными значениями;
2. Более высокие рабочая температура и удельные нагрузки;
3. Транзисторы работают при значительно больших напряжениях;
4. Меньшие токи утечки в p-n- переходах;
5. Более устойчивая к загрязнениям поверхность;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7