Полупроводниковые интегральные микросхемы

Полупроводниковые интегральные микросхемы изготовляют на одном кристалле введением легирую­щих примесей в определенные микрообласти. Совре­менные технологии позволяют создавать в приповерхностном объеме кристалла весь набор активных и пассивных элементов, а также межэлементные сое­динения в соответствии с топологией схемы. В качестве активных элементов ИМС наряду с биполярными широко применяются транзисторы типа МДП. МДП-транзисторы проще в изготовлении, дают больший процент выхода годных изделий, позволяют получить более высокую плотность размещения при­боров, потребляют меньшую мощность, дешевле бипо­лярных.

Однако у микросхем на основе МДП-транзисторов высокая инерционность. Поэтому там, где требуется вы­сокое быстродействие, в частности в электронных вы числительных машинах, предпочтение отдают ИМС на биполярных транзисторах.

Один из важных критериев оценки ИМС, характеризующий уровень интеграции,— это отношение числа р-n-р -переходов к числу внешних выводов (вентиль/контакт). Чем больше это отношение и чем меньше потребляемая мощность (лучше условия теплоотдачи), тем надежнее электронные блоки на базе микросхем (сравнивать следует блоки одинаковой функциональной сложности). У простых логических схем это отношение меньше единицы. С повышением сложности ИМС отношение вентиль/контакт достигает десяти и более.

Основой полупроводниковых интегральных микро схем чаще всего служит кремний. На одной пластинке кремния диаметром 75 мм и толщиной 0,2 мм можно сформировать до 10 000 полупроводниковых ИМС.Широкое применение кремния для производства полупроводниковых ИМС обусловлено прежде всего способностью кремния сохранять полупроводниковые свойства при относительно высоких температурах (до 400К).

Существенным является и то, что при нагревании пластины кремния в кислородной среде на ее поверх­ности образуется пленка SiO₂. Она защищает крис­талл и сформированные в нем миниобласти с задан­ным типом электропроводности от загрязнений, из нее формируется маска для локальной диффузии при­месей, она может выполнять роль диэлектрика в схеме.

ИМС в отполированной пластине кремния изго­товляют групповым методом: тысячи одинаковых схем формируют одновременно. Затем в пластине ал­мазным резцом делают насечки по границам схем и разламывают ее на кристаллики. Полученные заготов­ки снабжают внешними выводами, герметизируют, помещают в корпуса и оформляют в виде серийных электронных приборов. Групповая обработка обеспечивает высокую стандартизацию и экономичность производства. Возможность серийного производства ИМС подготовлена созданием и совершенствованием планарно-эпитаксиальной технологии.