В учебном пособии описываются функции, структуры и электрические параметры элементов и компонентов интегральных микросхем (ИС). Излагаются основные принципы проектирования и технологии полупроводниковых и пленочных микросхем. Рассматриваются особенности БИС, БГИС, микропроцессоров, -микросхем СВЧ, функциональных микросхем, а также принципы рационального применения микросхем в радиоэлектронной аппаратуре, дается понятие о качестве и надежности ИС. Особое внимание уделяется функциональной микроэлектронике.
Для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Радиотехника» и «Многоканальная электросвязь».
Табл. 26. Ил. 188. Библиогр.: 54 назв.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............. ..... 5
Глава 1 1.1. Основные положения ........... 8
Чпементы Личики L2> Носители заряда в полупроводнике .... 11
Элементы физики 1.3. Кинетические явления в полупроводниках .. 15
полупроводников 1.4. Полупроводниковые переходы и контакты . . 21
1.5. Протекание тока через электронно-дырочный переход .................... 26
Контрольные задания ......... .... 37
Глава 2 2.1. Полупроводниковые интегральные микросхемы 38
п «ло17 «л о ..а 2-2- Подложки интегральных микросхем .... 41
Принципы проектирования 2 3 Технологические методы изготовления полупро-
и технология водниковых интегральных микросхем ...... 46
изготовления 2 4 Элементы пленочной технологии ...... 66
интегральных микросхем 2 5 Этапы проектирования интегральных микро-
схем .................... 73
2.6. Особенности конструкций и технологии микросхем высокой степени интеграции ........ 78
2.7. Микросборки ............... 82
2.8. Монтаж и герметизация микросхем ..... 84 Контрольные задания ............. 86
Глава 3 3.1. Биполярные транзисторы и диоды ..... 87
Элементы и компоненты 3'2' Полевые транзисторы интегральных микросхем 102
Г. «о и компоненты 3 3 Бескорпусные полупроводниковые приборы и
микоосхем микросхемы .................. ИЗ
н 3.4. Пассивные элементы и компоненты интеграль-
ных микросхем ................. 117
Контрольные задания ............. 126
Глава 4 4.1. Функциональные ряды и система обозначений
Цифровые интегральные интегральных микросхем ... ........ 127
.TuJrlr.^ 4.2. Элементы схемотехники цифровых интеграль-
микросхемы ных микросхем ................ 129
4.3. Цифровые интегральные микросхемы .... 138
4.4. Микропроцессоры ...... ...... 153
4.5. Запоминающие устройства ......... 161
4.6. Функционально-интегрированные элементы интегральных микросхем .... ......... 168
Контрольные задания ............. 169
Глава 5 5.1. Элементы схемотехники аналоговых интеграль-
ff <5=„е Ус™ •::::::::: !2
5.3. Аналоговые микросхемы для приемно-усили-тельной аппаратуры .............. 196
5.4. Интегральные микросхемы для построения фильтров ................... 200
5.5. Аналоговые перемножители ........ 201
5.6. Интегральные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи ........... 203
5.7. Интегральные стабилизаторы напряжения 206
5.8. Интегральные микросхемы СВЧ ...... 209
Контрольные задания ............ 217
Глава б 6.1. Основные направления развития функцнональ-
. ной микроэлектроники ............. 218
Функциональная 6 2 Оптоэдектроника ............. 220
микроэлектроника g 3 Дкустоэлектрические функциональные узлы на
объемных волнах ............... 229
6.4. Акустоэлектрические устройства на поверхностных акустических волнах ......... 237
6.5. Активные устройства на поверхностных акустических волнах ............. 253
6.6. Магнитоэлектроника ........... 254
6.7. Приборы с переносом зарядов ....... 260
6.8. Криогенная электроника, хемотроника . . . 266
6.9. Тепловые функциональные микросхемы . . . 271 Контрольные задания .............. 272
Глава 7 7.1. Особенности конструкций микроэлектронной
nrnfw-ннпгти аппаратуры .................. 273
vi.uiieH ш 7.2. Рекомендации по конструктивно-технологиче-
конструктивно- скому применению интегральных микросхем . . . 280
технологического 7 3 Теплоотвод в микроэлектронной аппаратуре 283 применения интегральных к льные задания р. . . f ...... _. 284
микросхем в
радиоэлектронной
аппаратуре
Глава 8
и надежность и надежность
интегральных микросхем
8.1. Основные понятия качества и надежности 286
8'2' НаДежн°сть микросхем и причины отказов 289 g 3 Методы Контр0ля качества и надежности ин-
тегральных ткро^м ............. 294
Контрольные задания ............. 297
Приложения ................. 298
Список использованной литературы ....... 305
Предметный указатель .............. 308
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено значительное расширение применения в приборах и средствах автоматизации элементной базы повышенной надежности и быстродействия, сверхбольших интегральных схем, лазерной и волоконно-оптической техники, продолжение развития и повышение надежности работы единой автоматизированной сети связи страны на базе новейших достижений науки и техники.
Расширение этих задач, как и задач повышения качества и надежности радиоэлектронной аппаратуры в целом, может быть достигнуто только на основе широкого применения интегральных микросхем и других изделий микроэлектроники, комплексной микроминиатюризации аппаратуры.
В настоящем учебном пособии рассматриваются конструктивно-технологические и схемотехнические особенности интегральных микросхем, приводятся примеры применения некоторых микросхем, подробно описываются функциональные микросхемы.
Изложение материала соответствует программе курса «Основы микроэлектроники» для студентов, обучающихся по специальностям «Радиотехника» и «Многоканальная электросвязь».
В главе 1 рассматриваются элементы физики полупроводников, глава 2 содержит важнейшие сведения о конструкциях и типовых-технологических процессах производства интегральных микросхем. Глава 3 посвящена описанию структур, физических моделей и электрических параметров элементов и компонентов микросхем. Схемотехника, характерные особенности и параметры цифровых и аналоговых микросхем рассмотрены в главах 4, 5. В главе 6 излагаются физические принципы устройства функциональных микросхем, описываются структуры и принцип действия оптоэлектронных, акусто-электронных, магнитоэлектронных и других функциональных микросхем. В главе 7 приводятся рекомендации по рациональному выбору и применению микросхем в микроэлектронной аппаратуре. Глава 8 посвящена вопросам качества и надежности микросхем.
Особенностью настоящего учебного пособия является широкое освещение принципов построения и структур функциональных микросхем. Это обусловлено все возрастающим интересом к применениям оптоэлектронных устройств, устройств на поверхностных акустических волнах, цилиндрических магнитных доменных и других функциональных устройств. После изучения усилительных и радиоприемных устройств, цифровой и импульсной техники, а также куоса микоо-
Цена: 150руб.
