Раздел: Документация
0 1 2 3 4 ... 82 Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность лицам, содействовавшим написанию настоящей книги. Прежде всего это относится к коллегам автора по научной работе в ЛПИ, общение с которыми помогло автору составить мнение по ряду рассматриваемых вопросов. При доработке рукописи учтены, в частности, полезные советы А. В. Клементьева. Ряд товарищей из других организаций способствовал написанию книги, предоставляя нужные автору материалы. Большой и кропотливый труд по оформлению рукописи вместе с автором разделили А. В. Гутникова и В. С. Тыльтина. Особую благодарность автор выражает профессору Е. Г. Шрамкову, без энергичной поддержки которого настоящая книга не вышла бы в свет. Отзывы о книге и замечания просьба направлять в адрес издательства: 191041, Ленинград, Марсово поле, д. 1, Ленинградское отделение издательства «Энергия». Глава первая Общие сведения об аналоговых И С /-/. Разновидности аналоговых. ИС Функции, выполняемые аналоговыми электронными узлами, весьма многообразны Сюда относятся генерирование, усиление, формирование, модуляция, демодуляция сигналов различной формы и др Соответственно многообразна и номенклатура аналоговых ИС генераторы, усилители, стабилизаторы, модуляторы, фильтры, переключатели, компараторы и т д В зависимости от планируемых областей использования аналоговые ИС могут быть узкоспециального или широкого применения В частности, к схемам, широко применяемым в различной измерительной аппаратуре, можно отнести переключатели, компараторы, усилители электрических сигналов В зависимости от технологии изготовления аналоговые ИС могут быть разделены на два класса ИС на полупроводниковых и ИС на изолирующих подложках (подложка — это тонкая пластинка, на поверхности нли в объеме которой формируются элементы электронной цепи ИС). Полупроводниковые ИС—это основная часть выпускаемых промышленностью ИС, которые изготавливаются на полупроводниковой подложке (как правило, на кремниевой) с использованием планарно-эпитаксиальной технологии В соответствии с этой технологией на шлифованной поверхности тонкой полупроводниковой кремниевой пластинки (подложки) наращивают слой толщиной в несколько десятков микрометров, называемый эпитаксиальным и имеющий проводимость, отличную от проводимости подложки Обычно используют подложку р-типа и эпитаксиальный слой п-типа Окисляя затем пластинку при высокой температуре, на поверхности эпи-таксиального слоя формируют изолирующую пленку двуокиси кремния Далее в пластинке формируют участки проводимости разных типов Для этого сначала в пленке дв\ окиси кремния с помощью фотолитографии образуют окна. Суть фотолитографии заключается в проектировании на кремниевую пластинку, предварительно покрытую светочувствительным полимером — фоторезистом, требуемого рисунка После проявления этого рисунка в слое фоторезиста образуются окна, через которые и производится травление пленки двуокиси кремния Отверстия в этой пленке используются для проведения диффузии в эпитаксиальный слой примесей р- илн п-типа В результате последовательного проведения нескольких циклов окисления, фотолитографии и диффузии в эпитаксиальном слое образуются компоненты ИС — участки, эквивалентные по своим свойствам резисторам, диодам и транзисторам Соединения между компонентами ИС производят напылением на пластинку проводникового материала (обычно алюминия), который затем подвергается фотолитографическому травлению Расположенные в одном полупроводниковом кристалле, различные компоненты полупроводниковой ИС электрически отделены друг от друга запертыми р—«-переходами, для чего, в частности, подложка р-типа соединяется с точкой цепи, имеющей самый отрицательный потенциал. Кроме изоляции р—«-переходами, в аналоговых ИС находит применение изоляция компонентов диэлектриком (двуокисью кремния). Для того чтобы получить изолирующий слой вокруг соответствующих участков полупроводника, производят с помощью фотолитографии травление канавок на поверхности полупроводникового кристалла. На полученной таким путем рельефной поверхности методом окисления образуют пленку двуокиси кремния, которая покрывает как плоскую поверхность кристалла, так и стенки канавок. После этого производят осаждение сравнительно толстого слоя поликристаллического кремния, который, в частности, заполняет и образованные ранее канавки. Со-Шлифовывая затем с обратной стороны исходную кристаллическую подложку до вскрытия канавок (со стороны их дна), получают отделенные друг от друга пленкой двуокиси кремния островки кристаллического полупроводника (обычно n-типа), в которых затем методом планарно-эпитаксиальной технологии выращивают соответствующие компоненты интегральной схемы [5]. Планарно-эпитаксиальная технология позволяет формировать как биполярные транзисторы типов п—р—п и р—п—р с различными характеристиками, так и униполярные (полевые) транзисторы [5]. Полевые транзисторы, в свою очередь, могут быть с управляющим р—«-переходом или с изолированным затвором. Последние носят название МОП-транзисторов* (металл—окисел-полупроводник), поскольку в них металлический затвор отделен от полупроводникового канала изолирующей окисной пленкой (их называют иначе МДП-транзисторами: металл—диэлектрик—полупроводник). МОП-транзисторы могут быть двух типов: со встроенным каналом и без Него. Транзисторы со встроенным каналом, роль которого играет легированный участок полупроводника между стоком и истоком, могут работать в режиме обогащения или обеднения, что соответствует увеличению или уменьшению проводимости канала под воздействием напряжения на затворе. МОП-транзисторы без встроенного канала (их называют также транзисторами с индуцированным каналом) могут работать только в режиме обогащения: проводящий канал между стоком и истоком образуется в них только под действием напряжения определенной полярности, приложенного между затвором и подложкой [47]. В качестве диодов в полупроводниковых ИС обычно используются базо-эмиттерные переходы транзисторов (при этом коллектор транзистора соединяется с базой) [5]. Роль резисторов в подобных ИС играют сформированные посредством диффузии участки полупроводниковой пластины Подобные диффузионные резисторы могут иметь сопротивление от единиц ом до десятков килоом : допусками сопротивления 10—20% и с температурным коэффициентом сопротивления, лежащим в диапазоне (10~4 —102) К-1 (TK обычно возрастает с ростом сопротивления диффузионного резистора). Запертые р—n-переходы в полупроводниковых ИС можно использовать в качестве конденсаторов. Их емкость не превосходит, как правило, нескольких сотен пикофарад, зависит от температуры и от приложенного напряжения. Несколько лучшие характеристики имеют так называемые МОП-конденсаторы, в которых обкладки, представляющие собой участок полупроводниковой пластины и металлическую пленку иа поверхности этой пластины, разделены тонкой пленкой двуокиси кремния. Пленочные ИС. В пленочных ИС различные компоненты выращиваются на поверхности полированной диэлектрической подложки. Тонкую пленку необходимого рисунка получают, осаждая через металлический трафарет соответствующий материал вакуумным или катодным распылением, термическим разложением и т. п. Для создания нужного рисунка может также применяться фотолитографическое травление пленки. По тонкопленочной технологии могут быть изготовлены резисторы и конденсаторы. , Тонкопленочные резисторы обычно выполняют из нихрома (80% Ni и 20% Сг), тантала или соединения моноокиси кремния с хромом. Сопротивление таких резисторов может лежать в диапазоне от десятков ом до единиц мегаом с допуском примерно 5%. Существуют технологические приемы, позволяющие осуществлять подгонку сопротивления пленочных резисторов с погрешностью 0,1% и даже меньшей. Температурный коэффициент сопротивления пленочных резисторов может составлять (1—3) ■ Ю-4 К"1 и менее, 0 1 2 3 4 ... 82
|
