Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 [46] 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

тов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Элементом интегральной микросхемы называют ее часть, реализующую функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие. Под электрорадиоэлементом понимают транзистор, диод, резистор, конденсатор и др.

Компонентом интегральной микросхемы называют ее часть, реализующую функции радиоэлемента, которая может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испы"таниям, приемке, поставке и эксплуатации.

Интегральная схема, все элементы и межэлектродные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника, называется полупроводниковой. Если же элементы и межэлектродные соединения вьшолнены в виде пленок, то микросхема называется пленочной.

Кристаллом называют часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы полупроводниковой микросхемы, межэлементные соединения и контактные площадки, к которым присоединяются выводы и перемычки.

Число элементов и компонентов, содержащихся в одной интегральной микросхеме, определяет ее степень интеграции. Так, в микросхемах 1-й степени интеграции содержится до 10 элементов и компонентов включительно, 2-й степени-10-100, 3-й-100- 1000, 4-й-103-10 5.й 104- 105. Схемы 1-й и 2-й степеней интеграции называют интегральными микросхемами (ИС), схемы 3-й степени интеграции - средними (СИС), схемы 4-й - большими (БИС), а 5-й - сверхбольшими (СБИС).

Из всех ИС наибольшее распространение получили полупроводниковые микросхемы, изготовляемые по планарной технологии групповым методом, при, котором на пластине кремния диаметром 50 мм и более одновременно изготовляется множество микросхем, имеющих форму прямоугольника со сторонами 4-6 мм.

Особенности полупроводниковых интегральных схем. Наиболее широко применяемые полупроводниковые микросхемы имеют следующие основные особенности:

отсутствие индуктивностей;

применение лишь малых емкостей - не более нескольких десятков пикофарад, да и то очень редко (объясняется это тем, что конденсаторы даже небольшой емкости занимают площадь, в несколько раз большую, чем транзисторы);

малые сопротивления резисторов (редко превышают несколько килоом: это объясняется тем, что для резистора с большим сопротивлением требуется большая площадь);

невысокая точность номинальных значений параметров транзисторов и резисторов - порядка 30%. Однако два одинаковых по форме интегральных элемента, расположенных рядом, имеют взаимный разброс параметров порядка 1%, Особенно ценно то, что



при изменении температуры этот разброс параметров почти не из меняется;

благодаря малым размерам отдельных элементов они обладают! хорошими частотными характеристиками и высоким усилением! при очень малых токах питания, иногда измеряемыми микро-наноамперами (вместо токов в дискретных транзисторах, измеряе-. мых миллиамперами). Однако вследствие большой плотности эле; ментов выделяемое в микросхемах тепло рассеивается плохо.

Пленочные микросхемы. Различают два вида пленочных мик- росхем: тонкопленочные и толстопленочные. В тонкопленочных! микросхемах для изготовления резисторов, конденсаторов и соеди- нений используются пленки толщиной до 10"" м. Пленки наносят-! ся на поверхность стеклянной или керамической пластинки осаж-1 дением или распылением соответствующего вещества и другими! способами. В качестве резисторов используют пленки из нихрома4 или тантала, выполняемые в виде длинных, узких и тонких поло- сок. Тонкопленочные конденсаторы обычно выполняют в виде двуд пленок из металла, например алюминия, разделенных пленкой диэлектрика, например моноокиси кремния.

В толстопленочных микросхемах толщина пленки всегда боль-,1 ше 10~ м и обычно равна 10-20 мкм. Элементы в них наносятсяГ методом шелкографии. Толстопленочная микросхема выполняете? на керамической пластинке - подложке, на которую сначала черезЗ сетчатые трафареты наносятся соединительные линии из проводя- щей пасты. При температуре 600-800 °С паста вжигается в керамическую подложку. Для изготовления толстопленочных микро-] схем кроме проводящей пасты используются резистивные и диэлектрические пасты, которые также обжигаются.

Гибридные микросхемы. Микросхема, содержащая кроме эле-. ментов компоненты и (или) кристаллы, называется гибридной ин-J тегральной микросхемой. Так как по пленочной технологии не1 удается изготавливать активные элементы - диоды и транзисторы, то обычно пленочные микросхемы дополняют активными компонентами, в результате чего они становятся гибридными. В простейших гибридных микросхемах в качестве компонентов исполь- зуются бескорпусные диоды и транзисторы, а в больших гибридных! микросхемах компонентами являются бескорпусные полупровод- никовые микросхемы.

Глава 6

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

6.1. ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР С УПРАВЛЯЮЩИМ р-п ПЕРЕХОДОМ

Полевой транзистор - полупроводниковый прибор, в котором, выходной ток управляется входным напряжением. Транзистор на-»



зывается полевым, так как входное напряжение создает электрическое поле, влияющее на выходной ток.

Б биполярных транзисторах, описанных в предыдущей главе, существенную роль играют два типа носителей электрического тока: основные и неосновные. В полевых транзисторах ток создается основным типом носителей, а неосновные существенной роли не играют. Поэтому когда желают подчеркнуть различие между транзисторами, то обычные транзисторы называют биполярными, а полевые тратисторы - униполярными.

Б биполярном транзисторе управление выходным током осуществляется с помощью входного тока базы или эмиттера, что неизбежно связано со сравнительно малым входным сопротивлением. В ряде случаев это не является недостатком, а скорее преимуществом. Например, при малом входном сопротивлении всякого рода наводки посторонних напряжений оказываются значительно меньшими, чем при высоком входном сопротивлении. Однако иногда крайне важно иметь очень большое входное сопротивление. Благодаря управлению электрическим полем входное сопротивление полевых транзисторов для постоянного тока и низкой частоты переменного тока может быть очень большим s 108 105 Ом.

Технология изготовления полевых транзисторов значительно проще, чем биполярных. Особенно важно, что полевые транзисторы в микросхемах занимают значительно меньшую площадь на один транзистор и потребляют гораздо меньший ток. Это позволяет создавать большие и сверхбольшие интегральные микросхемы (БИС и СБИС), содержащие на одной пластинке кремния со сторонами 4X5 мм от нескольких тысяч до десятков тысяч транзисторов и резисторов. Такие микросхемы применяются, например, в микрокалькуляторах и электронных наручных часах.

На рис. 6.1 дано схематическое изображение строения полевого транзистора с управляющим р-п переходом. В пластинке кристаллического кремния с проводимостью га-типа, диффузией акцепторной примеси через окно в слое окисла SiOz образована область с проводимостью р-типа. Затем в этой же области диффузией донорной примеси образована область с проводимостью ft-типа с сильным легированием. Последующими операциями в изолирующем слое окисла образованы окна для контактных электродов и с помощью металлизации созданы контакты и выводы электродов истока и, затво-Ра 3, стока с и подложки п. Обычно подложка соединяется с Истоком Р* - Схематическое изображе-

\д.„, , ние полевого транзистора с управ-

Между истоком и стоком ляющим р-п переходом и каналом -формирован проводящий канал р-типа

Истом

Затвор аз


Подложка



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 [46] 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0044