Вопрос 2. Интегральные схемы и их элементы

Классификация ИС

Вопрос 1

Интегральные схемы и их элементы

1. Классификация и системы обозначений ИС

2. Транзисторы полупроводниковых ИС

ИС – микроэлектронное изделие, имеющее высокую плотность упаковки электрических соединенных элементов и рассматриваемых с точки зрения технологии, испытаний, поставки и экспертизы как единое целое.

Серия ИС – совокупность типов ИС, обладающих конструктивной, электрической и (если надо) информационной и программной совместимостью, и предназначенных для совместного применения.

1. По форме представления информации:

a. Аналоговые (аналоговые сигналы, изменяющиеся по закону непрерывной функции)

b. Цифровые (по закону дискретной функции)

2. По конструктивно-технологическому признаку:

a. Полупроводниковые

b. Пленочные

c. Гибридные

В ПП ИС все элементы и соединения между ними выполнены в объёме и на поверхности ПП пластины (кристалла). Все элементы (функции транзисторов, диодов, конденсаторов) изготавливают в объеме кристалла нераздельно от него и не могут быть выделены как самостоятельное изделие. Разновидностью ПП являются совмещённые микросхемы, в которых активные элементы внутри кристалла, а пассивные – в виде плёнок на поверхности. Выводы элементов и межэлементные соединения обычно из алюминия.

Пленочные ИС – в виде пленок на поверхности диэлектрической подложки. Элементы только пассивные: R, C, L. Различают тонкопленочные (менее 1 мкм) и толстопленочные (≥1мкм) ИС.

Гибридные ИС – пассивные в виде пленок, а активные в виде бескорпусных компонентов (диоды, транзисторы и ПП ИС). Разновидностью гибридных ИС – микросборки – микроэлектронные изделия специального применения.

Плотность упаковки (уровень технологии ИС) определяется количеством элементов и компонентов в едине объёма ИС.

Функциональная сложность – степень интеграции оценивается K=]lg N[, где N – количество элементов и компонентов ИС (до ближайшего целого).

K=1 – первая (N≤10)

K=2 – вторая (10<N≤100) и так далее

Однако для разграничения ИС по степени интеграции есть следующее деление:

1. Малые (N≤100)

2. Средние: ЦИС (100<N≤1000), АИС (100<N≤500)

3. Большие: ЦИС (N>1000), АИС(N>500)

4. Сверхбольшие: ЦИС с регул.структурой N>100 000, ЦИС с нерегул.структурой N>50 000, АИС N>10 000

Стандартная маркировка ИС:

Основные элементы:

1 элемент	Цифра, группа ИС по констр-технологич. Признаку 1,5,6,7 – ПП 2,4,8 – гибридные 3 – пленочные и другие	Полный номер серии
2 элемент	2 или 3 цифры – порядковый номер серии ИС
3 элемент	2 буквы – функциональное назначение ИС
4 элемент	Порядковый номер разработки ИС в данной серии
Пример: 133ЛА6, 1407УДз, 555ЛР4, 228СА1, 312НК1

Дополнительные элементы:

Буквы перед полным номером серии – тип корпуса ИС (например, Р – пластиковый корпус типа 2 и так далее).

Маркировка коммерческих ИС (широкое применение) начинается с К.

Буква в конце ИС разделяет ИС одного типа по некоторым электрическим параметрам (I, U, P).

Бескорпусные ИС перед полным номером серии буква Б (через дефис цифра характеризует конструкция вывода).

Пример: К265УВ1, КР140УД1а, Р140УД1Б.

Основной материал Si (низкая стоимость, высокие температуры, диэлектрические свойства SiO2, малые обратные токи).

В последние годы GaAs (арсенит галлий) – высокое быстродействие, сверхвысокие частоты.

В некоторых ПП ИС слой кремния (интегрированные элементы ИС) выращивают на диэлектрической сапфировой подложке, имеющий одинаковую структуру с кремнием (кристаллическая решётка). Повышенная радиационная стойкость.