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Funkwerk Erfurt SMY60

SMY60 Kurzschlussbügel

SMY60 Kurzschlussbügel

SMY60

Der SMY60 ist ein im Funkwerk Erfurt (FWE) produzierter p-Kanal-MOS-Doppeltransistor. Im Gegensatz zum SMY51 enthält der SMY60 keine Schutzdioden, weswegen elektrostatische Entladungen leicht zu Schäden führen können. Um die internen Strukturen zu schützen, sind alle Pins mit einer Kupferklammer kurzgeschlossen, die erst nach der Integration in die Schaltung entfernt werden darf.

Mit dem Buchstaben K wurde im Funkwerk Erfurt die Bauteile aus den Produktionsjahren 1972 (Quartal 2) und 1977 (Quartal 1) markiert. Der SMY60 war erst ab 1976 verfügbar. Das vorliegende Modell muss folglich aus dem ersten Quartal des Jahres 1977 stammen.

 

SMY60 Datenblatt

Der SMY60 enthält zwei p-Kanal-MOSFETs. Die Bulk-Anschlüsse sind miteinander, aber nicht mit dem Substratpotential verbunden. Die maximale Sperrspannung wird mit -25V angegeben. Der maximale Drainstrom ist mit 20mA doppelt so hoch wie bei den Transistoren im SMY51. Trotzdem beträgt die Gatekapazität nur 10pF, während beim SMY51 12pF umzuladen sind. Ein Grund für die niedrigere Gatekapazität ist der Verzicht auf die Schutzdioden.

 

SMY60 Die

SMY60 Die

Das Die des SMY60 war mit einer Schutzschicht überzogen. Es ist mit den Abmessungen 1,1mm x 0,9mm etwas größer als das Die im SMY51. Die Flächen der Transistoren selbst sind allerdings relativ ähnlich. Die Gateelektroden wurden noch etwas knapper auf den Gatebereich zugeschnitten. Das könnte neben den fehlenden Schutzdioden ein weiterer Grund sein warum die Gatekapazität etwas kleiner ist als beim SMY51. In der oberen rechten Ecke befinden sich vier Quadrate, die es ermöglichen den Fertigungsprozess zu überwachen. Darüber zeigen vier Zahlen die Revisionen von vier Masken. Demnach wurde das Design einmal komplett überarbeitet.

Die beiden MOSFETs befinden sich direkt nebeneinander, wodurch sie möglichst gleiche Eigenschaften und Temperaturen aufweisen. An der linken Kante befindet sich das Bondpad mit dem das Substrat (Bulk) elektrisch angebunden wird. Direkt an der Kante befindet sich ein Ausschnitt in der schützenden Siliziumoxidschicht, der den Kontakt zum Substrat ermöglicht. Vom Bulk-Bondpad aus verläuft ein Metallrahmen um den Umfang des Dies. Ein Streifen verläuft zwischen den beiden MOSFETs und stellt eine gewisse Abschirmung dar.

Der aktive Bereich der MOSFETs besteht aus einer Drain- und einer Source-Fläche, die ineinandergreifen. Die geschwungene Struktur sorgt für einen langen, dünnen Gatebereich, was den maximal möglichen Strom erhöht. Die MOSFETs selbst sind unsymmetrisch aufgebaut. Die Geometrien unterschiedlich sich minimal. Die Spezifikationen verraten, dass auch die Dotierung von Source und Drain unterschiedlich sind. Das zeigt sich durch die unterschiedlichen Durchbruchsspannungen. Zwischen Source und Bulk gibt das Datenblatt -15V an. Zwischen Drain und Bulk sind -25V spezifiziert. Die Sourcefläche muss entsprechend höher dotiert sein.

 

SMY60 Die Delayering

Löst man die Metalllage auf, so kann man den aktiven Bereich noch etwas genauer analysieren.

 

SMY60 Die Delayering Detail

Außerhalb des Transistors selbst befindet sich die dicke Siliziumoxidschicht, die als Field Oxide (FOX) bezeichnet wird. Im Bereich des Transistors selbst wurde diese Oxidschicht entfernt. Das Substrat ist initial p-dotiert. Wo Drain und Source entstehen sollen, wird eine n-Dotierung eingebracht. Dazwischen verbleibt der p-dotierte Kanal des MOSFETs. Die Kanalbreite beträgt ungefähr 8-9µm. Über dem Kanal befindet sich das dünne Gateoxid (GOX), das sich gelblich absetzt. In diesem Bereich steuert das Potential der darüber liegenden Metalllage den Widerstand des p-dotierten Kanals. Die Siliziumoxidschicht zwischen FOX und GOX ist dicker als das GOX, aber dünner als das FOX, weswegen es sich optisch absetzt. Rechts und links sind lange Durchbrüche in das Siliziumoxid eingebracht, über die die Metalllage Drain und Source kontaktiert.

 

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