Интегральной микросхемой

Проводники в гибридной интегральной микросхеме обеспечивают необходимое соединение элементов между собой, и их подключение к выводным зажимам обычно выполняют в виде тонкой пленки золота, меди или алюминия с подслоем никеля, хрома или титана. Подслой обеспечивает высокую адгезию к изоляционному основанию, а слой золота, меди или алюминия — высокую электрическую проводимость.

Плотность пассивных и активных компонентов при их многослойном расположении в гибридной интегральной микросхеме, выполненной по тонкопленочной технологии, может достигать 300—500 эл/см2. Внешний вид гибридной интегральной микросхемы без корпуса показан на 2.4. Собранную гибридную интегральную микросхему помещают в жесткий металлический или пластмассовый корпус, предназначенный для повышения механической прочности и герметизации схемы ( 2.5).

В отличие от полупроводниковых диодов и транзисторов интегральные микросхемы представляют собой не отдельные элементы, а целые функциональные устройства, предназначенные для преобразования электрических сигналов. В зависимости от назначения в интегральной микросхеме могут нормироваться разные параметры, характеризующие функциональное устройство в целом. По назначению все интегральные микросхемы подразделяются на два класса: линейно-импульсные и логические.

Следует иметь в виду, что в интегральных микросхемах отсутствуют конденсаторы связи, входные и выходные разделительные конденсаторы, так как конденсаторы большой емкости трудно выполнять в интегральном исполнении, поэтому помимо входных и выходных выводов, выводов для подключения источников питания микросхемы снабжают выводами для подключения конденсаторов связи. На 6.5 показана схема усилителя напряжения с ре-зистивно-емкостной связью на интегральной микросхеме К224УП1. Усилитель содержит три транзистора и девять резисторов и представляет собой трехкаскадный усилитель на транзисторах типа п-р-п. Второй транзистор включен в усилительный каскад по схеме с общим коллектором, третий — с общим эмиттером, а первый

6.5. Схема усилителя напряжения с резистивно-емкостной связью на интегральной микросхеме К224УП1

6.19. Амплитудная характеристика ОУ на интегральной микросхеме К140УД8 по неинвертирующему входу

С появлением интегральных микросхем электронные фильтры стали более эффективными. На 9.15, в изображена схема электронного фильтра с применением микросхемы. Пульсации во входном напряжении, усиленные операционным усилителем (ОУ) на интегральной микросхеме, еще более закрывают составной транзистор, т. е. еще больше уменьшают выходную проводимость. При этом увеличивается падение напряжения от переменной составляющей на составном транзисторе. Таким образом, снижаются пульса-

Линейный усилитель-ограничитель. Линейный усилитель-ограничитель приема ( 6.19) выполнен на интегральной микросхеме К1УТ401А. Он усиливает, ограничивает и инвертирует линейный сигнал, поступающий с приемного плеча мостовой схемы. На входе усилителя-ограничителя включены: корректор (С1, R1,R2, C2, L1, СЗ), обеспечивающий с идентичным корректором на

Комплексная микроминиатюризация МЭА идет по двум встречным направлениям: 1) миниатюризация элементной базы, когда в одной интегральной микросхеме удается разместить целые устройства, комплексы и даже системы; 2) миниатюризация ячеек и блоков, когда за счет освоения микроэлектронной тонкопленочной и толстопленочной технологий удается создать ячейки и блоки с высокой плотностью размещения полупроводниковых БИС и СБИС.

рожки, и избирательным стравливанием проводящего слоя с отдельных участков этих дорожек сформировать пленочные резисторы. При этом все соединения проводников с резисторами в такой интегральной микросхеме получаются сами собой, как бы автоматически. Конденсаторы в тонкопленочных ГИС могут быть изготовлены путем напыления на проводящую пленку диэлектрического материала, а затем снова напыления проводящей пленки. Напыление можно проводить, разогревая в вакууме испаряющийся материал (мишень) до высоких температур путем обычного нагрева (термовакуумное испарение), бомбардировки электронным лучом (электронно-лучевое испарение) либо тяжелыми ионами (катодное распыление). В 60-х годах огромные усилия исследователей были направлены на создание пленочных активных элементов, однако надежно функционирующих пленочных транзисторов с воспроизводимыми параметрами получить так и не удалось. В тонкопленочных ГИС используют активные навесные полупроводниковые компоненты.

Интегральные микросхемы принято классифицировать по способам изготовления и получаемым при этом структурам на полупроводниковые и пленочные. Под полупроводниковыми понимают микросхемы, все компоненты которых выполнены в приповерхностном слое полупроводниковой пластинки. В пленочных пассивных микросхемах компоненты — резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности — выполняются в виде пленок, наносимых на диэлектрическую пластинку. Если необходимо, чтобы в состав пленочной микросхемы входили помимо пассивных элементов и активные (биполярные и полевые транзисторы, тиристоры и т. д.), то последние приходится выполнять в виде отдельных дискретных микроминиатюрных компонентов и подсоединять к пленочной микросхеме. Полученная таким способом микросхема называется гибридной микросхемой. Если в интегральной микросхеме активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводника, поверх которого нанесены пассивные пленочные компоненты, то такая микросхема называется совмещенной.

элементов стало возможным на базе микроэлектроники. Микроэлектроникой называют новое научно-техническое направление электроники, охватывающее проблемы создания микроминиатюрных электронных устройств, обладающих надежностью, низкой стоимостью, высоким быстродействием и малой потребляемой энергией. Основным конструктивно-техническим принципом микроэлектроники является элементная интеграция — объединение в одном сложном миниатюрном элементе многих простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. д.). Полученный в результате такого объединения сложный микроэлемент называют интегральной микросхемой (ИМС).

Современная электроника характеризуется массовым выпуском изделий микроэлектроники — интегральных микросхем с быстро растущей степенью интеграции. Интегральной микросхемой (ИМС) называется совокупность нескольких взаимосвязанных элементов, изготовленных в едином технологическом цикле, на одной подложке; ИМС выполняет функцию определенного электронного устройства. В современных ИМС на 1 см удается выполнить более 10б элементов. По способу изготовления и получаемой при этом структуре ИМС можно разделить на три основных типа: гибридные, пленочные и полупроводниковые.

В соответствии с ГОСТ 17021—75 интегральной микросхемой (ИМС) считается микроэлектронное изделие с высокой плотностью упаковки электрически соединенных элементов, выполняющее определенные функции преобразования и обработки сигнала. Название "интегральная схема" (ИС) является общепринятым и распространенным в технической литературе.

полупроводниковой интегральной микросхемы, в которой активные и пассивные элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразъемно связанных р-п-перехо-дов в одном исходном полупроводниковом материале. Это позволило исключить процесс сборки радиоаппарата, повысить плотность упаковки и надежность межэлементных соединений. Таким образом, полупроводниковая электроника вступила в новую фазу своего развития — появилась микроэлектроника. В дальнейшем полупроводниковую интегральную микросхему будем называть интегральной микросхемой (ИМС). Переход к ИМС стал возможен благодаря освоению новой полупроводниковой технологии, характеризующейся созданием групповых методов изготовления пленарных (плоских) р-п-р- или га-р-п-структур. При современном групповом технологическом цикле может быть изготовлено одновременно несколько десятков тысяч ИМС с количеством элементов от 50 до 500 или несколько тысяч ИМС с количеством элементов порядка 5000, т. е. одновременно может быть выполнено несколько миллионов элементов с помощью тех же простейших технологических операций по формированию р-и-переходов, что и при изготовлении одиночного планарного транзистора. Это позволяет обеспечить высокую идентичность параметров ИМС и значительно повысить надежность по сравнению с аналогичными схемами на дискретных элементах. За счет усложнения элементной базы происходит уменьшение сложности конструкции, числа внешних соединений и объема электронной аппаратуры.

Полупроводниковой интегральной микросхемой называют ИМС, в которой все активные и пассивные элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразъемно связанных р-л-переходов в одном исходном полупроводниковом кристалле. Полупроводниковый кристалл, в об*ьеме и на поверхности которого с помощью планарной технологии формируются элементы микросхемы и контактные площадки, выполняет, таким образом, активную роль.

Гибридной интегральной микросхемой называют ИМС, содержащую диэлектрическое основание (подложку), все пассивные элементы на поверхности которой выполняются в виде однослойных или многослойных пленочных структур, соединенных неразрывными пленочными проводниками, а полупроводниковые приборы, в том числе ИМС и другие компоненты (миниатюрные керамические конденсаторы, индуктивности и др.), размещены на подложке в виде дискретных навесных деталей. Транзисторы и другие полупроводниковые приборы в пленочном исполнении не нашли применения, так как получение в производственных условиях монокристаллических тонких пленок полупроводника с удовлетворительной структурой является очень сложной задачей.

Интегральной микросхемой (ИС) является микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов. С точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации ИС рассматривается как единое, конструктивно неразъемное целое.

Интегральная микроэлектроника — направление в электронике, объединяющее целый комплекс физических, технологических, конструктивных и схемотехнических методов построения радиоэлектронных функциональных элементов и узлов повышенной надежности, минимального объема и малого потребления энергии источников питания. Это достигается совместным изготовлением в едином интегральном технологическом цикле всей совокупности активных и пассивных компонентов электронной схемы и соединительных проводников между ними. Полученный таким способом интегральный микроэлектронный функциональный элемент (называемый также интегральной микросхемой) предназначен для выполнения заданных операций: генерирования сигналов заданной формы, усиления до заданного уровня, умножения или деления частоты сигнала, преобразования непрерывного сигнала в цифровой код и т. д.

Критерием оценки сложности микросхемы, т. е. числа N содержащихся в ней элементов и простых компонентов, является степень интеграции. Она определяется коэффициентом К — lg N, значение которого округляется до ближайшего большего целого числа. Так, микросхема первой степени интеграции (/( = 1) содержит до 10 элементов и простых компонентов, второй степени интеграции (К. = 2) — свыше 10 до 100, третьей степени интеграции (К — 3) — свыше 100 до 1000 и т.д. В настоящее время микросхему, содержащую 500 и более элементов, изготовленных по биполярной технологии, или 1000 и более элементов, изготовленных по МДП-технологии, называют большой интегральной микросхемой (БИС). Если число элементов превышает 10 000, то микросхему называют сверхбольшой (СБИС).

Создание новых комплектующих изделий стало возможным на основе внедрения в электронную технику принципов элементной интеграции — объединения в одном сложном миниатюрном элементе многих простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. п.). Полученный в результате такого объединения сложный элемент называют интегральной микросхемой (ИС).

Интегральной микросхемой называется микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и рассматривающееся как единое целое. Из определения видим, что ИС представляет собой микроэлектронное изделие, состоящее из транзисторов, диодов, резистсфов, кон-