Методическое пособие "Интегральные микросхемы"
учебно-методическое пособие по теме

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Основы микроэлектроники

1) Классификация и УГО интегральных микросхем (ИМС).

2) Элементы и компоненты гибридных ИМС (ГИС).

3) Элементы и компоненты полупроводниковых ИМС.

1. Классификация и УГО интегральных микросхем.

ИМС – микроэлектронное устройство, выполняющее функции целой электрической схемы и выполненное как единое целое.

Классифицируют ИМС по следующим признакам:

1. По технологии изготовления:

Плёночные – это ИМС, у которых все элементы выполнены в виде тонких плёнок, нанесённых на диэлектрическое основание, т. е. подложку.

Гибридные (ГИС) – это ИМС, у которых пассивные элементы выполнены по тонко - плёночной технологии, а активные элементы выполнены как отдельные, навесные,  бескорпусные.

Полупроводниковые ИМС–это микросхемы, у которых все элементы «выращены» в кристалле полупроводника.

2. 2.По способу преобразования и обработки информации имеется два вида ИМС:

Аналоговые ИМС–с непрерывной обработкой информации (смотрите процесс, запечатлённый, на рисунке 145);

Цифровые ИМС –  с дискретной обработкой информации (смотрите рисунок146).

                       Рис. 57                                                      Рис. 58

3. По степени интеграции: К = lgN

N – количество элементов в одном корпусе микросхемы.

Система обозначений ИМС

1–серия ИМС. В одну серию объединяются ИМС, разработанные на основе единых схемотехнических решений и выполненные по одной технологии. Первая цифра серии – технологический признак ИМС:

1, 5, 7, 8 – полупроводниковые ИМС; 2, 4, 6, 8 – гибридные ИМС;

3 – все прочие.

2– группа ИМС по функциональному назначению: У – усилители

Г – генераторы

А – формирователи сигналов

Е – вторичные источники питания (ВИП) Х – многофункциональные схемы

Л – логические схемы Т – триггеры

И – схемы цифровых устройств

В– схемы вычислительных устройств и микро ЭВМР – элементы памяти

3–подгруппа, уточняющая функциональный признак. В ней обозначения могут записываться так: УН, УВ, УН, УТ, УД. УН, например, обозначает «усилитель низкочастотный».

4–вид ИМС по своим электрическим параметрам (для аналоговых ИМС) или же дальнейшее уточнение функций (для цифровых ИМС).

К155ЛА3– 4 элемента 2И-НЕ. КР,КМ – разновидность корпуса, из чего сделан.

Одним из основных элементов ГИС является подложка из стеклокерамического материала. Форма всегда прямоугольная. К подложке предъявляются высокие требования по чистоте обработки поверхности, по химической стойкости и электрической прочности.

Контактные площадки и соединительные проводники.

Контактные площадки предназначены для обеспечения электрического контакта между плёночными элементами и соединительными проводниками, а также между плёночными и навесными элементами.

Рис. 59

Контактные площадки чаще всего изготавливаются из алюминия, потом медь, реже серебро, золото. Для улучшения адгезии (прилипания) между проводником (контактной площадкой) и подложкой их напыляют на подслой из никеля.

Плёночные резисторы имеют прямоугольную форму (смотрите рисунки 60, 61).

                       Рис. 60                                                      Рис. 61

При необходимости получить большую величину сопротивления допускается их изготовлять в виде меандра. Материалами для изготовления резисторов служит никель, нихром, металлокерамика.

Плёночные конденсаторы представляют собой плёночную трёхслойную структуру, между которыми наносится диэлектрическая плёнка. Для обкладок применяют алюминий, медь, реже серебро, золото. В виде диэлектрика наносится окись кремния (SiO2;SiO), моноокись германия (GeO), окись тантала (Ta2O5). Не рекомендуется, но допускается для получения больших ёмкостей напылять многослойные конденсаторы. Очень редко применяются плёночные катушки индуктивности (смотрите рисунок 62).

Рис. 62

Навесные элементы–диоды и транзисторы могут быть с гибкими или жёсткими выводами. Применение навесных элементов с жёсткими выводами затрудняет процесс проектирования интегральных микросхем. Но жёсткие выводы позволяют автоматизировать процесс сборки.

3) Элементы и компоненты полупроводниковых ИМС. Основой полупроводниковой ИМС является подложка из кремния обычно p-типа проводимости. В основе изготовления  полупроводниковых ИМС лежит диффузионно-планарная или эпитаксильно планарная технология. Оба эти метода предусматривают создание внутри полупроводника (т.е.в подложке) островков с чередующимися слоями p-и n-типа проводимости (смотритерис.63, 64).

                                Рис. 63                                             Рис. 64