28 Классификация ис Классификация интегральных схем (ис)

Наиболее распространенная классификация по конструктивно-технологическим признакам, так как в названии микросхем содержится информацию о ее конструкции и технологии изготовления.

По К-Т признакам ИС делятся на :

- полупроводниковые

- пленочные

- гибридные

Полупроводниковая ИС –все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме или поверхности полупроводникового материала.

Пленочная ИС –все элементы и межэлементные соединения выполнены из пленок (R, C, L); в зависимости от толщины пленок и способов создания элементов микросхем делятся на тонко- и толсто- пленочные (тонко- толщина пленки не больше 1 микрона; толсто- толщина от 10 до 70 микрон).

Гибридные ИС –активные элементы- навесные дискретные полупроводники .в качестве пассивных элементов – пленочные (R, C, L) и соединяющие их пленочные проводники; основа -диэлектрическая подложка.

Совмещенные микросхемы – все активные и часть пассивных do по полупроводниковым технологиям , пассивныe по тонкопленочной.

Полупроводниковая пластина – заготовка из полупроводникового материала, предназначенная для изготовления полупроводниковых ИМС.

Кристалл – это часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы ИМС, межэлементные соединения и контактная площадка.

Базовый кристалл ИС – это часть полупроводниковой пластины с определенным набором сформированных элементов, в том числе электрически соединенных или не соединенных между собой, используемые для создания ИС путем изготовления межэлементных соединений.

Базовый матричный кристалл ИМС с регулярным в виде матрицы расположением базовых ячеек.

По конструктивно-технологическому признаку различают

корпуса:

а) металлостеклянные (стеклянное или металлическое основание,

соединенное с металлической крышкой с помощью сварки; выводы

изолированы стеклом);

б) металло-полимерные (подложка с элементами и выводами

помещается в металлическую крышку, после чего осуществляется

герметизация путем заливки компаундом);

в) металлокерамические (керамическое основание, соединенное с

металлической крышкой с помощью сварки или пайки); г) керамические

(керамическое основание и крышка, соединенные между собой пайкой);

д) пластмассовые (пластмассовое основание, соединенное с

пластмассовой крышкой опрессовкой).

Каждый вид корпуса характеризуется габаритными и при-

соединительными размерами, числом выводов и расположением их

относительно плоскости основания корпуса.

Выводы микросхем могут лежать в плоскости основания корпуса

(планарные выводы) или быть перпендикулярными ему (штыревые

выводы}.

Планарные выводы по сечению, как правило, прямоугольные,

штыревые — круглые или прямоугольные.

Основной недостаток как корпусных микросхем, так и построенных

на них устройств — большой объем вспомогательных конструктивных

элементоv

29 Конструкции полупроводниковых микросхем.

Полупроводниковые микросхемы.

5.1. Понятие о структуре и топологии.

Конструкция полупроводниковой микросхемы полностью определяется её физической структурой (совокупностью слоёв в кристалле, отличающихся материалом и электрофизическими свойствами) и топологией (формой, размерами, относительным расположением отдельных областей и характером межсоединений по поверхности кристалла). Можно также сказать, что структура – это чертёж поперечного сечения кристалла интегральной микросхемы, а топология – вид в плане.

На рис 4,а приведен фрагмент структуры микросхемы, представляющей n-p-n-транзистор и включённый в коллекторную цепь резистор, а на рис. 4,б – топология этого же участка. На рис. 4,а цифрами обозначены: 1 – исходная монокристаллическая пластина – подложка; 2 – открытый слой; 3-эпитаксиальный слой (он же коллекторный); 4 – разделительный слой; 5 – базовый слой; 6 – эмиттерный слой; 7 – изолирующий слой с контактными окнами; 8 – слой металлизации; 9 – защитный слой (обычно SiO₂).

Рис. 4. Фрагмент интегральной микросхемы: а – структура; б – топология.

Каждый из слоёв 2…6 представляет собой совокупность отдельных островков (областей), имеющих одинаковые толщины, тип проводимости (электронная n или дырочная p) и характер распределения примеси по толщине. Это достигается одновременным введением примеси через окна защитной маски из SiO₂, формируемой предварительно на поверхности пластины-кристалла. В отличие от слоёв 2…6 слои 7, 8 и 9 получают путём формирования сплошной плёнки и последующего избирательного травления с использованием фотошаблона. В результате изолирующий слой 7 (SiO₂) содержит контактные окна, слой металлизации 8 (обычно Al) – систему соединительных проводников и периферийные монтажные площадки, а слой 9 – окна над монтажными площадками.

Приведённая структура получила название эпитаксиально-планарной и предполагает взаимную изоляцию смежных элементов за счёт обратносмещенных p-n-переходов на границах изолирующего слоя. Высоколегированный скрытый слой (n⁺) служит для уменьшения сопротивления коллекторов транзисторов и за счёт этого повышения их быстродействия. Области n⁺ под коллекторными контактами исключают образование потенциального барьера (барьера Шоттки), обеспечивают, таким образом, омический контакт со слаболегированным коллектором и принадлежат эмиттерному слою.