54. Интегральные микросхемы. Принцип построения. Технологические приемы реализации. Применение.

Интегральной микросхемой (ИМС) является многоэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала, и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и (или) кристаллов.

Элементом ИМС называют часть ИМС, реализующую функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки. Обычно все элементы ИМС изготавливают одновременно в ходе единого технологического цикла. Полупроводниковые ИМС выполняются на кремниевых пластинках диаметром 30 – 60 мм, при помощи таких технологических процессов как резка, шлифовка, очистка, окисление, травление, фотолитография, диффузия. На одной пластине помещаются до 1000 микросхем и одновременно технологический процесс идет на несколько десятков пластин, поэтому стоимость одной пластины небольшая.

Основная структура полупроводниковой ИМС – это транзистор. На структуре транзистора выполняются все остальные элементы схемы. Для диода используются эмиттерный или коллекторный p-n-переходы, в таком случае лишний третий вывод присоединяется к выводу базы. Такое подключение называется транзистор в диодном включении.

Конденсатор. В качестве него применяется емкость p-n-перехода.

Резистор. В качестве резистора применяется область эмиттер или база, или коллектор, для чего только от этих областей делается 2 вывода.

Изоляция между элементами выполняется при помощи обратно включенных p-n-переходов, которые образуются между подложкой микросхемы и элементом. Такой p-n-переход имеет большое сопротивление, а значит выполняется изоляция.

Достоинства ИМС:

1. высокая степень интеграции.

2. малое количество сварных соединений, а значит высокая надежность.

3. малый размер, вес.

4. низкая себестоимость.

Недостатки ИМС:

1. один из больших недостатков – трудно получить большое количество элементов с разными параметрами.

2. существуют какие-то паразитные связи между элементами.

3. такие микросхемы, как правило, маломощные.

55. Особенности толстопленочных и тонкопленочных ИМС.

Пленочные ИС имеют плату из диэлектрика (стекло, керамика и др.). Пассивные эл-ты, т.е. резисторы, конденсаторы, катушки и соединения м/у эл-тами, выполняются в виде различных пленок, нанесенных на подложку. Активные эл-ты (диоды, транзисторы) не делаются пленочными, т.к. не удалось добиться их хорошего качества. Таким образом пленочные ИС содержат только пассивные эл-ты и представляют собой RC-цепи или какие-либо другие схемы.

Принято различать ИС тонкопленочные, у к-рых толщина пленок не более 2 мкм, и толстопленочные, у к-рых толщина пленок значительно больше. разница м/у этими ИС заключается не столько в толщине, сколько в различной технологии их нанесения.

Тонкопленочные резисторы по точности и стабильности лучше толстопленочных, но производство и сложнее и дороже. У тонкопленочных резисторов удельное сопротивление может быть от 10 до 300 Ом/□ и номиналы – от от 10 до 10^6 Ом. Точность их изготовления ±5%. Температуростабильность тонкопленочных резисторов характеризуется значением ТКС примерно 0.25*10^(-4) К^(-1). В течение длительного времени эксплуатации сопротивление этих резисторов мало изменяется.

Толстопленочные резисторы имеют удельное сопротивление от 5 Ом до 1 МОм на квадрат, номиналы от 0.5 до 5*10^8 Ом, точность их - ±15%, ТКС примерно 2*10^(-4) К^(-1). Их стабильность во времени хуже, чем у тонкопленочных резисторов.