Микроэлектрониканың интегралдық схемалары

Жоспар
Кіріспе

1 Микроэлектрониканың интегралдық схемалары
2 Интегралдық схемалардың түрлері
3 Интергалдық микросхемалардың активтік элементтері

Қазіргі таңдағы радиоэлектрондық аппараттарға (РЭА) қойылып отырған талаптарға сұраныстарды қанағаттандыру, микроминиатюралық құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай микроминиатюралық-электрондық құрылғылар өте күрделі және көпэлементті болып келеді. Бұл бағыттағы жұмыстарда, электрондық құрылғыларды жасағанда, олардың құрамына кіретін элементтерді кішірейту және сол элементтерді атқаратын қызметіне қарай топтастыру маңызды мәселе.
Осы заманғы физиканың, химияның, металлургияның және басқа да салалардың қол жеткен жетістіктерінің арқасында, 1 мм2 ауданшаға бірнеше мыңдаған элеметттерді интеграциялау (жинақтау) дәрежесіне қарай интегралдық схемалар алуға мүмкіндік туды.
Интегралдау дәрежесі дегеніміз активтік заттың бір өлшем ауданына, не бір өлшем көлеміне, келетін элементтер саны. Элементтерінің саны 103және одан да көп болған микросхемаларды, көбіне үлкен дәрежеде интеграцияланған микросхемалар деп атайды.

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

МИКРОЭЛЕКТРОНИКАНЫҢ ИНТЕГРАЛДЫҚ СХЕМАЛАРЫ

Жалпы мағлұматтар
Қазіргі таңдағы радиоэлектрондық аппараттарға (РЭА) қойылып отырған талаптарға сұраныстарды қанағаттандыру, микроминиатюралық құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай микроминиатюралық-электрондық құрылғылар өте күрделі және көпэлементті болып келеді. Бұл бағыттағы жұмыстарда, электрондық құрылғыларды жасағанда, олардың құрамына кіретін элементтерді кішірейту және сол элементтерді атқаратын қызметіне қарай топтастыру маңызды мәселе.
Осы заманғы физиканың, химияның, металлургияның және басқа да салалардың қол жеткен жетістіктерінің арқасында, 1 мм2 ауданшаға бірнеше мыңдаған элеметттерді интеграциялау (жинақтау) дәрежесіне қарай интегралдық схемалар алуға мүмкіндік туды.
Интегралдау дәрежесі дегеніміз активтік заттың бір өлшем ауданына, не бір өлшем көлеміне, келетін элементтер саны. Элементтерінің саны 103 және одан да көп болған микросхемаларды, көбіне үлкен дәрежеде интеграцияланған микросхемалар деп атайды.
Интегралдық микросхема (ИМС) деп, кристалға біріктірілген активтік және пассивтік элементтердің байланысқан электрлік жиынынан тұратын микроэлектрондық бұйымдарды немесе ортақ төселімде тораптың функциялық біткен түрін айтады. Электр радиобөлшектерінің дайындалып жасалуы және олардың араларының қосылып біріктірілген технологиялық процестерін интегралдық деп атайды. Технологиялық әдіспен дайындалуына байланысты микросхемалар жартылай өткізгіштік, пленкалы, бірлескен және гибридтік деп бөлінеді.
Жартылай өткізгішті кристалда немесе диэлектрлік төселімде активтік және пассивтік элементтер бір-бірінен изоляцияланып орналасады және сым арқылы қосылады.
Активтік элементтерге - транзисторлар мен диодтар, ал пассивтіктерге - резисторлар, конденсаторлар және индуктивтік элементтер жатады. Өткізгіштер ретінде, көбіне, алюминий пленкасының жолақтары, сол сияқты асыл металдар және олардың құймалары (Al, Au, Ag, Pt және т.б.) алынады.

Интегралдық схемалардың түрлері

Жартылай өткізгіштік ИМС. Мұндай түрдегі ИМС-лар монокристалды немесе поликристалды жартылай өткізгіштің көлемінде, оның бетін пайдаланатындай етіп орындалады. Активтік және пассивтік элементтерінің электрлік қосылыстары изоляцияланған қабаттармен бөлініп, локальдық (жергілікті) облысты алып тұрады. Жартылай өткізгішті ИМС-тің интеграциясы жоғарғы дәрежеде болады: 1 м3 көлемдегі элементтердің тығыздығы бірнеше мыңға жетіп жығалады; олардың бір-біріне қосылу (жалғану) са - ны минимумға жеткізілгендіктен, олар максимал сенімділік қасиетке ие болады. ИМС үшін қажетті материал кремний, себебі оның технологиялық және жұмыс сипаттамалары жақсы және параметрлерінің тұрақтылығына қанағаттанарлық; оның тотығының пленкасы Si 02, қорғаныстық (изоляциялық) қасиеті айрықша болып келеді. Ол мынада: ИМС-тің барлық активтік және пассивтік элементтері бір кристалға топталған, өзара бір-бірінен электрлік изоляцияланған, сонымен қоса олар бір-бірімен функциялық тәуелділіктеріне қарай жалғанған.
Диаметрі З0...60мм, қалыңдығы 0,15...0,2мм, меншікті кедергісі р ≈ 5∙10 Ом∙см жоғары Омды п- немесе - р- түріндегі кремний пластинасы барлық ИМС-тің ортақ төселімі болып саналады. Онда транзисторлардың, резисторлардың және т.б. элементтердің құрылымдық схемасын жасау үшін, үш ретті диффузияланатын планарлық және эпитаксиальды-планарлық технологиялық, фотолитографиялық, химиялық өңдеу және басқа да әдістерді қолданады. Технологиялық процесс 100-ден артық амалдардан тұрады, ережеге сай, автоматтандырылған және ЭЕМ-мен басқарылады.
Жартылай өткізгіштік ИМС-тің көлемдік бөлігі 1.1-суретінде көрсетілген. Монокристалдың қалыңдығында (1) тереңдетіп ойылған (қалталар) 4, олардың беттері тотық қабатымен (6) жабылып, изоляцияланған. Тереңдікке (4) қалыңдығы 50 мкм бола - тын п- түріндегі кремний қабаты отырғызылған. Ажарланғаннан, жылтыратқаннан, өңдегеннен және жуғаннан кейін, диффузиялық әдіспен р- түріндегі (2) аймақты, 3 және 5 жақсы электрөткізгіштік қоспалар аймағын қалыптастырады. Сол процестердің біріне тоқталайық.
Диффузия деп, Менделеев кестесінің үшінші немесе бесінші тобындағы элементтердің қоспасын таза жартылай өткізгіш кристалға ендіріп, қоспалауды айтады. Диф - фузия р-п ауысуларын жасау үшін қолданылады. Диффузиялық қабаттың қалыңдығы 3... 5 мкм-дан аспайды. Кедергі мынадай шамалардан тәуелді болады:
R = ρlw,
мүндағы ρ - ұзындығы l ені w болатын бөліктің меншікті кедергісі.

1.1 сурет
Тотығу деп, 1000° С температураға дейін қыздырылған кристалдың бөлігіне, қыздырылып аса қаныққан су буымен әсер етіп, сол кристалдың бетінің бөлігінде Si тотығының пленкасын алуды айтады. Пленканың қалыңдығы және оның өсуі бу фазасындағы ауа концентрациясынан және температурадан тәуелді бола - ды. Көбіне, қалыңдық 1,5 мкм-дан аспайды.
Фотолитография деп, кристалдың бетін химиялық жолмен өңдеуді айтады. Фотолитография фотомаска-трафареттерді қорғаушы паста - фоторезистаны кристалл бетіне жағып, олардың кристалдармен қосылуын, ультракүлгін сәулелермен сәулелендіру және келесі химиялық өңдеуге, жуу және кептіруге дайындау болып табылады.
Фотолитография әдісінің ажыратқыштық қабілеті бір миллиметрге 200 және одан да артық сызықтарға шейін барады. Сондықтан бұл әдіспен 2 мкм өлшемді элементтерді қалыптастыруға болады.
Химиялық өңдеу. Бұл әдіспен кремнийді өңдеу тұрақтандырғыш реаганаттардың қатысумен сұйық немесе бу тәрізді қышқылда, әр түрлі қышқылдың қоспасында немесе сілтілерде жүргізіледі.
Эпитаксия дегеніміз кремнийлік төселімге атомдық кремнийді тұндыру процесінде алынған пленка, ол құрылымның негізінің жалғасы ретінде қызмет етеді. Көбіне, бір құрылымды (мысалы, п -түрлі) қоспалы пленканы, р -түрлі басқа құрылымды қоспаның негізіне тұндырады. Әр түрлі электр өткізгіштік жағдайында пленка мен негіздердің шекарасында р-п ауысуы туады. Эпитаксиальдық-планарлық құрылымда пленканың қалыңдығы 25 мкм-ға дейін жетеді, онда ИС-ның барлық элементтерді орналасады; 200 мкм қалыңдыққа дейінгі пластина конструктивтік элементі болып табылады.
Жартылай өткізгіштік ИС топтау әдісімен жасалады. Диа - метрі 60 мм бір пластинаға элементтер және аралық байланыстар - 300...500 құрылымдар жиыны теріледі; 20...30 партия пластиналары параллель өңделеді. Одан әрі кристалды бөліктерге бөліп кеседі, олар корпустарға бекітіледі.
Пленкалық ИС жұқа және қалың пленкалы болып бөлінеді. Жұқа пленкалы ИС-ның төселімінің негізі сапфирадан, керамикадан, шыныдан немесе басқа диэлектрлік материалдан тұрады. Оларда активтік, пассивтік элементтер, изоляциялық қабаттар, жұқа металл қабаттары түріндегі жалғастыру сымдары, жарты - лай өткізгішті немесе 1 мкм-ге дейінгі қалыңдықты диэлектрлік пленкалар қалыптасады. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.