Полупроводниковые интегральные схемы

Базовыми элементами большинства полупроводниковых ИС (ППИС) являются биполярные и униполярные (полевые) транзисторы. На основе их структуры могут быть получены диоды, резисторы и конденсаторы. Простейшие варианты структур этих элементов приведены на рис. 4.47.

Рис. 4.47. Элементы ППИМ:

а – биполярный транзистор; б – диффузионный резистор; в – полевой (МДП) транзистор; г– диффузионный конденсатор; д – КМДП-транзисторы на сапфире; е – МДП-конденсатор

Элементы ППИС соединяются тонкопленочной металлизацией. Пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, индуктивности) также могут быть сформированы по тонкопленочной технологии на поверхности полупроводниковой подложки (такие схемы называют совмещенными).

Биполярные транзисторы, по сравнению с полевыми, обладают большим быстродействием, но занимают больше места на подложке, так как нуждаются в изоляции друг от друга (обратно смещенным p-n переходом, диэлектриком и т.д.).

Полупроводниковые структуры могут быть сформированы как в активной (полупроводниковой) подложке, так и в тонком эпитаксиальном слое, осажденном на поверхность пассивной (диэлектрической) подложки.

Для изготовления ППИС чаще всего (более 80% мирового производства) используют подложки из монокристаллического кремния с определенным удельным сопротивлением и типом проводимости (n или p). Толщина подложек составляет от нескольких десятков до сотен мкм, а диаметр - 100…300 мм с постоянной тенденцией к увеличению верхней границы, что позволяет более эффективно использовать групповые методы обработки. Круглая форма подложек определяется основным способом получения монокристаллических слитков – вытягиванием из расплава.

Формирование МДП- транзисторов на монокристалических диэлектрических подложках (например, сапфире – монокристалле Al₂O₃ ) позволяет снизить паразитные связи между элементами.

Основными технологическими процессами, применяемыми для формирования полупроводниковых структур являются: оксидирование кремния, диффузия, эпитаксия, ионное легирование, литография, внутренних металлизация (получение внутренних соединений).