ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КРИСТАЛЛА ТТЛ – МИКРОСХЕМЫ СРЕДСТАВМИ СЗМ Автор Нам Денис Олегович Котельники, МОУ КСОШ 2 ФМШ при МГТУ им. Н.Э. Баумана Научный руководительВолкова Яна Борисовна Лаборант – исследователь НОЦ «Наносистемы» каф. ИУ4 МГТУ им. Н. Э. Баумана Москва, 2010 Кафедра ИУ4 МГТУ им. Н.Э. Баумана «Проектирование и технология производства электронно-вычислительных средств» Тринадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва»

Целью - исследовать поверхностные структуры кристаллов ТТЛ – микросхем путем визуализации отдельных выбранных участков, а так же получить практические и теоретические сведения о топологии кристалла ТТЛ – микросхем. ОБЪЕКТ: Объектом исследования являются поверхностные структуры кристалл кремния ТТЛ – микросхем. РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ: Получить многократно увеличенное изображение кристалла ТТЛ – микросхемы, тем самым выбрать участки визуализации. Провести сканирование сканирующим зондовым микроскопом NanoEducator Основываясь на полученных результатах проанализировать топологию визуализированных участков ТТЛ микросхем ЦЕЛЬ. ОБЪЕКТЫ. РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ

Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций, так и для усиления выходного сигнала. Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) разновидность цифровых микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНАЯ ЛОГИКА Рис. 1.Микросхема ТТЛ демультиплексор 4x16 DIP24

ПРИМЕНЕНИЕ ТТЛ МИКРОСХЕМ Входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ. Схема1. Схема

ПРИМЕРЫ ТТЛ МИКРОСХЕМ Рис.2. Кристалл старой ТТЛ -К155ЛА7 Наличие схем, представляющих собой готовые узлы ЭВМ на несколько двоичных разрядов, позволяет значительно уменьшить число корпусов цифровых микросхем и получить существенный выигрыш в объеме аппаратуры. Рис.3. Микроконтроллер на основе микропроцессора Z80 ТТЛ микросхемы предназначены для построения различных электронных цифровых устройств, для которых требуется сложная или гибкая логика организации

1.основание 2.держатель образца 3.датчик взаимодействия 4.винт фиксации датчика 5.винт ручного подвода 6.винты перемещения сканера с образцом 7.защитная крышка с видеокамерой ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Рис.5. Зондовая станция SIGNATONE S – 1160 PROBE STATION Рис.4. СЗМ NanoEducator фирмы NT-MDT Устройство прибора:

Изображения поверхности кристалла ТТЛ – микросхемы и увеличенные участки этих кристаллов этих микросхем. КРИСТАЛЛ ТТЛ-МИКРОСХЕМЫ Полученны изображения при помощи зондовой станции Probe Station: SIGNATONE 1160 series Рис.6-7. Вид кристалла ТТЛ микросхемы полученные многократным оптическим уведичением

Поверхность неоднородна. На ней заметны углубления и возвышенности. С большой долей вероятности можно сказать, что возвышенности на данном фрагменте являются соединительными проводниками, а углубления возникают вследствие разницы уровней между металлизированной частью и поверхностью кремниевой подложки. По размерам данных структур видно, что они не являются наноразмерными образованиями. Рис8. Увеличенное изображение скана 3D (50000х60000 нм) ИССЛЕДОВАНИЕ НАМЕЧЕННЫХ ЗОН Рис9. Скан участка поверхности кристалла, полученный при помощи СЗМ. Скан участок кристалла ТТЛ – микросхемы. Метод АСМ. Область сканирования 50x50мкм

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР ЭЛЕМЕНТОВ ТТЛ Рис Сканы кристалла и гистограмма высот Сканы участок кристалла ТТЛ – микросхемы. Метод АСМ. Область сканирования 50x50мкм. Обработаны средствами программы Image Analysis

Изучены теоретические аспекты формирования топологии ТТЛ микросхемы. Проведены исследования поверхностных структур элементов ТТЛ микросхемы, методами многократного оптического увеличения и средствами СЗМ. По полученным сканам, можно судить лишь о поверхностных структурах лишь малых участков микросхемы, но технология формирования элементов интегральной микросхемы, является основополагающей на пути развития. В дальнейшем планируется изучить технологии формирования и топологические структуры интегральных микросхем с наноразмерными элементами. ВЫВОДЫ