Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Основные понятия интегральной микроэлектроники




1. Интегральная микросхема (ИМС, ИС) – это конструктивно законченное миниатюрное изделие, выполняющие определенную функцию преобразования и обработки сигнала.

2. Плотность упаковки элементов – это отношение общего числа элементов к объему, занимаемому микросхемой (N/V) [1/см3]

3. Степень интеграции К = lgN

1.Классификация микросхем:

1) По степени интеграции:

К=1 (до 10 элементов) – простые интегральные микросхемы

K=2 (от 10 до 100 элементов) – средние интегральные микросхемы

К=3 (от 100 до 1000 элементов) – большие интегральные микросхемы

К≥4 (более 1000 элементов) – сверхбольшие интегральные микросхемы(СБИС)

2) По технологии изготовления:

2.1 полупроводниковые (п/п) интегральные микросхемы (ИМС) – все элементы и межэлементные соединения выполняются в объеме и на поверхности полупроводника;

2.2 пленочные ИМС – все элементы и межэлементные соединения выполняются в виде пленок различных веществ;

2.3 гибридные ИМС – активные элементы – п/п технология; пассивные элементы – пленочная технология или многокристальные микросхемы.

3) По применению:

3.1 цифровые интегральные микросхемы (ЦИМС) – применяются для обработки импульсных, дискретных сигналов;

3.2 Аналоговые ИМС – предназначены для обработки непрерывных сигналов.

 

Маркировка ИМС содержит 5 элементов:

1) Одна или две буквы. Они обозначают материал и конструктивное оформление корпуса и применение.

К – микросхема широкого применения

Без К – специального назначения.

Р – пластмассовый корпус

М – керамический или металлокерамический корпус

Е – металлополимерный корпус

А – пластмассовый планарный корпус

Рис.34

И – стеклокерамический планарный корпус

Б – безкорпусные микросхемы

Э – экспортный вариант (другой шаг выводов), располагается перед К.

2) Цифра – обозначает технологию изготовления:

1, 5, 7 – п/п технология;

2, 4, 6, 8 – гибридная технология;

3 – прочие микросхемы (например: пленочные, вакуумные, керамические и т.д.).

3) Две или три цифры – порядковый номер серии микросхем.

Серия ИМС имеет единую технологию, согласованы по уровню питания, входных и выходных напряжений.

Серии микросхем удобны в совместном применении.

4) Две буквы обозначающие группу микросхем данной серии;

5) Одна или две цифры – условный номер подгруппы микросхем в данной серии.

 

Кроме пяти элементов возможна буква или цветная точка на корпусе – отличие по основным параметрам.

 

Пример маркировки КР142ЕН5А:

1) микросхема широкого применения в пластмассовом корпусе (КР);

2) полупроводниковая технология изготовления (1);

3) 142-я серия микросхем



4) ЕН – стабилизатор напряжений

5) 5 – номер подгруппы

А – разброс параметров

 

 

2. Все элементы в ИМС выполняют на основе транзисторов п/п технологии.

Этапы создания интегрального биполярного транзистора:

1) изготавливаем однородную подложку сверхчистого кремния “p”-типа; диаметр = 50 до 100 мм; толщина = 30 до 50 мкм. На этой подложке изготавливают одновременно до 500 микросхем.

2) Термическое окисление подложки при температуре = 1000-1300о С в парах воды или в атмосфере кислорода. Получают SiO2 (двуокись кремния) толщиной от 0,2 до 1 мкм. Хороший диэлектрик.

3) Фотолитография

3.1 наносят фоторезистор толщиной до 1 мкм – вещество которое твердеет под действием света;

3.2 засвечивают через фотошаблон;

3.3 трихлорэтаном растворяют не засвеченные участки фоторезиста;

3.4 плавиковой кислотой удаляют обнаженные участки SiO2, следовательно, образуются окна требуемой конфигурации – маска

Рис.35

4) диффузия примесей, например, фосфор, сурьма, мышьяк при температуре = 1200оС – создается карман “n”-типа

5) повторяем этапы 2, 3 создаем вторую маску, через которую вносим примеси, создающие “р”-область. Например: бор, галлий, индий.

Рис.36

6) повторяя этапы 2, 3 создаем третью маску, через которую вносим примесь, создавая внутреннюю область “n”-типа – эмиттер

7) повторяя этап 2, 3 создаем четвертую маску, через которую напыляем металлические контакты, например, алюминий толщиной 0,5-2 мкм, также создают соединительные дорожки.

Методы изоляции элементов.

В нашем примере изоляция между элементами обеспечивается двумя p-n переходами, один из которых включен в обратном направлении.

Рассмотренная технология изготовления интегральных транзисторов называется планарной, т.к. примесь вносится в п/п с одной и той же грани.

Недостатки планарной технологии:

1) Размытость p-n переходов приводит к тому, что будет низким процент годности микросхем, составляет от 5 до 30 % (годных)

2) Способ изоляции двумя p-n переходами создает паразитную емкость, что снижает частотные свойства микросхем.

Достоинства: меньшая трудоемкость – меньшее количество технологических операций.

Планарной технологией можно изготовить и полевые структуры. Чаще всего изготовляют полевые транзисторы с изолированным затвором и встроенным или индуцированным каналом - структура МДП (М-металичесий; Д-диэлектрик; П-основной п/п).

Иногда изготавливают структуру КМДП – комплиментарные полевые транзисторы с изолированным затвором (МД) и встроенным или индуцированным каналом.

Сравнительная характеристика полевых и биполярных структур:

1) Микросхемы КМДП меньше всего потребляют мощность для своей работы;

2) Микросхемы КМДП имеют меньшее быстродействие т.к. емкость З-К и сопротивление канала образует R-С цепь с большой τзар/раз.

3) Для изготовления микросхем КМДП требуется меньше технологических операций (24 против 32 у биполярных)

4) Микросхемы на биполярных структурах имеют средние основные параметры. Это и определило их преобладание.

5) Микросхемы КМДП имеют большую плотность упаковки.

 

 

Диоды в интегральном исполнении (п/п технология)

а) на основе коллекторного перехода б)на основе эмиттерного перехода

Рис.37

Имеет большее рабочее напряжение Имеет меньшее напряжение,

и меньший допустимый ток большой допустимый ток





Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 220; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.166.197.230
Генерация страницы за: 0.098 сек.