Полупроводниковые интегральные микросхемы

В настоящее время различают 2 класса Полупроводниковых интеграл микросхем:

1. Биполярные и полярные интегральные микросхемы

2. МДП-ИМС (Метал диэлектрик полупроводник)

Сочетание биполярных и МДП транзисторов на одном кристалле является особым случаем.

Технология полупроводниковых ИМС обоих классов основана на легировании (внедрении) полупроводниковой пластины в качестве полупроводника чаще всего притемняется кремний, поочередно донорными и акцепторными примесями, в результате чего под поверхностью образуются тонкие слои с разным типом проводимости и p-n переходы на границах этих слоев. Отдельные слои используются в качестве резисторов, а p-n переходы в диодным и транзисторных структурах. Легирование пластины приходится осуществлять локально. Локальное легирование осуществляется с помощью спец масок с отверстиями, через которые атомы примеси проникают в пластину на нужную глубину.

Рои изготовлении ПП ИМС роль маски играет пленка двуокиси кремния (SO2) которая покрывает поверхность кремниевой пластины. В этой пленнике спец методами гравируется(создается) необходимый рисунок. Отверстия в маске, в частности в оксидной пленке называются окнами.

Охарактеризуем составные части элементов двух основных классов ПП ИМС. Основным элементом биполярных ИМС является n-p-n транзистор. Все другие элементы этой ИМС должны изготавливаться (диоды резисторы кондеры) одновременно с этим транзистором без дополнительных операций. Так резисторы изготавливаются одновременно с базовым слоем n-p-n транзистора и поэтому имеют туже глубину что и базовый слой. В качестве конденсаторов, этой ИМС используются обратносмещенные p-n переходы, в которых слои(обкладки) соответствуют коллекторному слою n-p-n транзистора и базовому слою транзистора.

Основным элементом в МДП ИМС является МДП транзистор с индуцированным каналом. Роль резисторов выполняют транзисторы включенные по схеме двухполюсника а роль конденсаторов НДП структуры в которых слой диэлектрика получается одновременно с подзатворным слоем транзистора, а полупроводниковая обкладка одновременно со слоями истока и стока. Элементы интегральной схемы необходимо тем или иным способом изолировать друг от друга, чтоб они не взаимодействовали через кристалл. Характерная особенность ПП ИМС состоит в том что среди их элементов отсутствуют катушки индуктивности и тем более трансформаторы. При разработке ИМС стараются реализовать необходимую функцию без использования индуктивности.

Функциональную сложность принято характеризовать степенью интеграции. Для количественной характеристики степень интеграции выражают формулой:

К = log N, где N- количество элементов на кристалле. Если К = 2 или меньше 2, интегральную схему называют – ИМС со средней интеграцией и обозначают – СИС. Если К= меньше 2 или больше, или равно 3, ИМС называют схемой большой интеграции и обозначают – БИС, Если К больше 3 то ИМС называют – сверхбольшой МИС. Кроме степени интеграции используют показатель – плотность упаковке в ИМС- Это количество элементов на единицу площади кристалла. (10 000 элементов/мм квадратный).