Класифікація інтегральних мікросхем

Dx

DN

J = - D ─────, (2)

де J - щільність потоку дифундуючих атомів;

D - коефіціент дифузії;

N - концентрація дифундуючих атомів.

З рівняння видно, що для появи дифузії необхідна наявність градієнта концентрації.

1	2
3	4

Рис. 1. Послідовність формування топологічного шару в об’ємі монокристалу НП: 1 - окислення поверхні; 2 - фотолітографія; 3 - введення домішки; 4 - стравлювання оксидного щару.

Дифузант

Рис. 2. Схема робочої камери дифузійной печі.

1 – кварцова або керамічна труба; 2 – резистивні нагрівачі ( 3 секції з незалежним регулюванням температури). Крайні секції підтримують малий градієнт температури, що забезпечує середній секції робочу температуру до 1250°С з високою точністю (до ±0,25°С). 3 – кварцовий (або керамічний) утримувач; 4 – пластини, з оксидною маскою на робочій поверхні. Дифузант, являє собою суміш легуючої домішки (акцептор - бор або донор - фосфор) з транспортуючим газом (аргон).Побічні продукти процесу на виході збираються спеціальними збирачами.

В НП технології:

резистори виготовляютьшляхом локальної дифузії домішок в активну підкладинку через маску. Як правило опори дифузійних резисторів не перевищують значень десятків кілоомів. Таким же чином створюють бази НП транзисторів.

конденсатори виконуються у вигляді закритого р-n переходу, тому значення їх ємностей є невеликими та характеризуються низькою стабільністю.

внутрішньосхемні з’єднання виконують шляхом напилення у вакуумі тонкого шару алюмінію;

біполярні транзистори виготовляють в активній підкладинці шляхом двоетапної дифузії домішок з використанням фотошаблонів;

індуктивності не виготовляють.

польові транзистори створюють у вигляді структури метал-діелектрик-напівпровідник (МДН) за НП або за КНС (кремній на сапфірі) технологіями. Синтетичний сапфір є високоякісним діелектриком. Ізоляцію компонентів монолітних мікросхем виконують у вигляді закритих р-n переходів, або двоокису кремнію SiO₂. Після окислення поверхні з необхідних ділянок знімають окисел травленням через шаблон або шліфуванням островків.

	Рис. 4. Основні етапи виготовлення інтегральних n-p-n транзисторів методом планарно-дифузійної технології: а) отримання оксидної плівки Si O2 б) виготовлення маски з вікнами; в) формування на підкладинці острівців; г)формування шару бази; д) формування емітера, нанесення металізованих контактів.

Рис. 5. Формування острівців методом планарно-епітаксіальної технології: а)) отримання окисної плівки Si O₂ на епітаксіальному прошарку підкладки; б) виготовлення маски з вікнами; в) введення р-домішок та отримання острівців р-типу.

Рис. 6. Інтегральні резистори на транзисторних структурах з використанням: а) високоомного (слабо легованого) базового прошарку; б) низькоомного (сильно легованого) емітерного прошарку.

Рис. 7. Інтегральні конденсатори на транзисторних структурах на: а) емітерному переході; б) коллекторному переході; в) на ізоляційному переході; 1,2 – виводи конденсатора.

Плівкова технологія забезпечує створення резисторів, конденсаторів, індуктивностей і внутрішньосхемних з’єднань у вигляді плівок різних матеріалів. Опір резисторів змінюють як за рахунок вибору геометричних розмірів плівок, так і за рахунок використання різних матеріалів плівки.

Розрізняють тонкі з товщиною до 1 мкм та товсті з товщиною більше 1 мкм плівки.

Тонкі плівки наносяться методами термовакумного осадження та катодного розпилення.

Товсті плівки створюються методом шовкографії.

Товстоплівкові мікросхеми мають значно дешевшу технологію виготовлення тому їм надають перевагу при масовому виготовленні.

При плівковій технології:

резистори виготовляють шляхом осадження парів ніхрому, танталу або їх суміші з діелектриками (керметами), при цьому опори резисторів можуть сягати десятків мегаомів;

товстоплівкові конденсатори представляють собою тришарову структуру метал-діелектрик-метал. В якості діелектриків використовують, як правило, оксиди металів.

тонкоплівкові конденсатори неполярні, досить стабільні й мають непогану добротність.

індуктивності виготовляють, як правило, у вигляді плоскої плівкової спіралі.

Рис. 8. Конфігурація плівкових резисторів: а) прямокутних; б) П-подібних; в) підковоподібних.

Корпус ІМС виконується герметичним із твердих матеріалів – пластмаси, кераміки, металокераміки та інших (рис. 9). Він призначений для жорсткого кріплення виводів й електронної схеми та захисту електронної схеми від дії зовнішнього середовища.

а) б)

в) г)

Рис. 9. Типи корпусів ІМС

Згідно з діючим Держстандартом існують чотири типи корпусів мікросхем:

тип 1 – прямокутний з виводами в межах основи корпусу, перпендикулярно до неї (рис. 6,а – вид знизу та збоку);

тип 2 – прямокутний з виводами, що виходять за межі основи корпусу й загнутими перпендикулярно їй (рис. 6,б – вид зверху та збоку);

тип 3 – круглий з виводами, що розташовані в межах основи корпусу й перпендикулярно їй (рис. 6,в – вид знизу та збоку);

тип 4 – прямокутний з виводами, паралельними основі корпусу (рис. 6,г – вид зверху та збоку).

На корпусі ІМС наноситься мітка, що є ключем для нумерації виводів. Нумерація виводів ведеться від ключа за ходом годинникової стрілки, якщо дивитися на ІМС знизу. Потужні мікросхеми Р > 0,3 Вт, крім електричних виводів, мають тепловідведення.

Цифрове позначення типорозмірів корпусів ІМС складається з чотирьох елементів:

1 ел 2 ел 3 ел 4 ел

Дата добавления: 2014-01-15