паду напруги між високим логічним рівнем і низьким логічним рівнем. Враховуючи лінійність наростання і спаду напруги на фронтах імпульсів, зменшення відстані між логічними рівнями призводить до зменшення тривалості фронтів імпульсів (рис. 2.6), тобто до підвищення швидкодії.
Рис. 2.6 - Залежність тривалості фронтів імпульсів від відстані між логічними рівнями
.2 Загальні відомості про технологію виготовлення інтегральних мікросхем
Залежно від технології виготовлення інтегральні схеми (ІС) можуть бути: напівпровідниковими, плівковими або гібридними.
У напівпровідникової ІС всі елементи і межелементние з'єднання виконані в обсязі і на поверхні напівпровідника.
У плівковій ІС всі елементи і межелементние з'єднання виконані тільки у вигляді плівок провідних і діелектричних матеріалів. Розрізняють тонкоплівкові і товстоплівкові ІС.
До тонкоплівкових умовно відносять ІС з товщиною плівок до 1 мкм, а Товстоплівкові - ІС з товщиною плівок понад 1 мкм.
Якісні відмінності визначаються технологією виготовлення плівок.
Елементи тонкоплівкових ІС наносяться на підкладку, як правило, за допомогою термовакуумного осадження або катодного розпилення; а елементи товстоплівкових ІС виготовляються переважно методом шовкографії з подальшим вжіганіем.
Гібридні мікросхеми містять на підкладці крім плівкових елементів прості і складні компоненти (наприклад, кристали напівпровідникових ІС).
Окремим випадком гібридної ІС є многокристальная ІС (сукупність декількох безкорпусних ІС на одній підкладці).
Переваги напівпровідникових ІС перед гібридними такі:
більш висока надійність внаслідок меншого числа контактних з'єднань;
велика механічна міцність завдяки меншим (приблизно на порядок) розмірами елементів;
менша собівартість виготовлення напівпровідникових ІС внаслідок більш ефективного використання переваг групової технології.
Залежно від функціонального призначення ІС діляться на дві основні категорії - аналогові і цифрові.
Аналогові ІС (АІС) призначені для перетворення та обробки сигналів, що змінюються за законом безупинної функції.
Цифрові ІС (ЦІС) перетворюють і обробляють сигнали, виражені в двійковому або іншому коді. Варіантом визначення ЦІС є термін логічна ІС (ЛІС).
У напівпровідникових ІС в якості активних елементів можуть використовуватися біполярні і польові транзистори. Напівпровідникові ІС (особливо цифрові) з біполярними транзисторами відрізняються високою швидкодією.
Напівпровідникові цифрові ІС на польових транзістров зі структурою n-МОП відрізняються найвищою щільністю упаковки і найменшою вартістю виготовлення. Цифрові ІС зі структурою КМОП дуже економічні і володіють високою швидкодією.
. 2.1 Матеріали для виготовлення напівпровідникових ІС
Для виготовлення напівпровідникових ІС використовуються в більшості випадків пластини монокристалічного кремнію p-типу або n-типу провідності. В якості легуючих домішок, за допомогою яких змінюють провідність вихідного матеріалу пластини, застосовують сполуки бору, сурми, фосфору, алюмінію, галію, індію, миш'яку, золота та ін.
Для створення межсоединений і контактних майданчиків використовують алюміній, мідь або золото. Дуже перспективний як матеріал провідників - кристалічний полікремній (який не володіє напівпровідниковими властивостями).
Як матеріал діелектричних покриттів та ізоляції елементів використовують двоокис кремнію або нітрид кремнію.
Застосовувані матеріали повинні мати дуже високою чистотою: вміст молекул домішок в більшості матеріалів, використовуваних при виготовленні напівпровідникових мікросхем, не повинно перевищувати 1Е - 5 ... 1Е - 9 від кількості молекул основного матеріалу.
. 2.2 Основні технологічні операції виготовлення напівпровідникових ІС
Механічна обробка кремнію. Від циліндричного злитка монокристалічного кремнію (діаметром до 150 мм) відрізаються круглі пластини товщиною 250 ... 600 мкм. (На одній такій пластині будуть формуватися в єдиному технологічному процесі десятки або сотні напівпровідникових мікросхем). Поверхня пластин шліфується, товщина шару шорсткості зменшується до 1..2 мкм. Для остаточного доведення поверхні пластин застосовується хімічне травлення.
Епітаксиальні нарощування. Термін епітаксії позначає процес орієнтованого нарощування монокристаллической решітки кремнію пластини за рахунок осадження шарів. При введенні додаткових домішок отримують епітаксіальні шари із заданим типом провідності. (Наприклад, на пластині кремнію з провідністю p-типу можна отримати епітаксійних плівку з провідність n-типу). Епітаксиальні шар, що представляє собою монокри...
