Цифровая микросхемотехника

Цифровая микросхемотехника

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

· Аналоговые ИМС – с непрерывной обработкой информации (смотрите процесс, за- печатлённый, на рисунке 122);

· Цифровые ИМС – с дискретной обработкой информации (смотрите рисунок 123).

3. По степени интеграции: К = lg N

N – количество элементов в одном корпусе микросхемы.

Система обозначений ИМС.

К 155	Л	А	7
К 226	У	Н	4
1	2	3	4

1 – серия ИМС. В одну серию объединяются ИМС, разработанные на основе единых схемо-

технических решений и выполненные по одной технологии. Первая цифра серии - технологи- ческий 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 ЭВМ

Р – 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.

2) Элементы и компоненты ГИС. Одним из основных элементов ГИС является подложка из стеклокерамического материала. Форма всегда прямоугольная. К подложке предъявляются высокие требования по чистоте обработки поверхности, по химической стой- кости 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 на- весными элементами.

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 125, 126).

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

Плёночные конденсаторы представляют собой плёночную трёхслойную структуру, между ко- торыми наносится диэлектрическая плёнка. Для обкладок применяют алюминий, медь, реже серебро, золото. В виде диэлектрика наносится окись кремния (SiO2; SiO), моноокись герма- ния (GeO), окись тантала (Ta2O5). Не рекомендуется, но допускается для получения больших ёмкостей напылять многослойные конденсаторы.

Очень редко применяются плёночные катушки индуктивности (смотрите рисунок 127).

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 полупроводни- ковой ИМС является подложка из кремния обычно p-типа проводимости. В основе изготовле- ния 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 (смотрите рис. 128,

129).