Интегрална схема - е
Интегралните схеми
(IP), микроелектрониката верига оформен върху малка плоча (кристалита, или "чип") на полупроводниковия материал, обикновено силиций, който се използва за контролиране на електрическия ток и печалбата. Типични IC се състои от множество взаимосвързани микроелектронни компоненти като транзистори, съпротивления, кондензатори и диоди са произведени в повърхностния слой на кристала. Размери силициеви кристали са в диапазона от около 1,3ґ1,3 13ґ13 мм до мм. Напредъкът в областта на интегрални схеми е довело до развитието на голям и много голям мащаб интегрирана технология верига (LSI и VLSI). Тези техники позволяват да получи IP, всяка от които се състои от много хиляди вериги: един чип работят повече от 1 милион компоненти ..
Вижте. Също полупроводникови електронни устройства. Интегрални схеми имат редица предимства в сравнение с неговите предшественици - схеми, които са събрани от индивидуалните компоненти, монтирани върху шасито. Интегрални схеми са по-малки, по-висока производителност и надеждност; те са и по-евтини и по-малко податливи на повреди, причинени от излагане на вибрации, влага и стареене. Миниатюризацията на електронни схеми е възможно благодарение на специалните свойства на полупроводници. Semiconductor - материал, който има много по-голяма електропроводимост (проводимост), отколкото като диелектрик като стъкло, но значително по-малко от проводниците, като например мед. В кристалната решетка на полупроводниковия материал като силиций, при стайна температура, има твърде малко свободни електрони да осигурят значително проводимост. Следователно чисти полупроводници имат ниска проводимост. Въпреки това, въвеждането на примеси в силиция, съответстваща увеличава електропроводимостта.
Вижте. Също транзистори. Добавки са въведени в силиция по два метода. За тежката допинг или в случаите, когато точен контрол на количеството на примес въведен по избор обичайно използвани метод дифузия. Дифузията на бор или фосфор се извършва обикновено в атмосфера на добавка при температури между 1000 и 1150 ° С в продължение на половин час до няколко часа. Когато йонната имплантация силициеви йони бомбардират добавката на висока скорост. Броят на имплантирано примеси може да се контролира с точност от няколко процента; точност в много случаи важни, като печалба на транзистора зависи от броя на примесите атома имплантирани на базовите 1 cm2 (см. по-долу).
Въвеждане на примеси в метода на силиций дифузия - на базата на производството на IC. За региона на колектора с п-тип проводимост се добавя фосфор, и след това да се създаде област база данни с р-тип проводимост - бор и накрая отново фосфор да се създаде регион емитер с п-тип проводимост. 1 - контакт колектор; 2 - база контакт; 3 - емитер контакт; 4 - емитер (-); 5 - основата (+); 6 - колектор (-); 7 - защитен слой от силициев диоксид.
Производство. Изработка на интегрална схема може да отнеме до два месеца, тъй като някои части на полупроводника трябва да бъдат дотирани с висока точност. По време на процес, наречен култивиране, или издърпване, кристал, първа цилиндрична заготовка на високо силициев чистота. От този цилиндър се нарязва на плочи, например, с дебелина 0,5 мм. Плочката се нарязва на крайна сметка стотици малки парченца, наречени чипове, всеки от които в резултат на метода, описан по-долу се трансформират в интегрална схема. процес за обработка на чип започва с производството на всеки IP маски на слоевете. Това се извършва в голям мащаб шаблон с квадратна форма, прибл. 0.1 m2. На снимачната площадка на маски, съдържащи всички компоненти на ЗК: нива дифузия, нивата на свързвания, и т.н. Цялата получената структура е фотографски редуцира до кристалита размер и възпроизведена в слоя на стъклената плоча. тънък слой от силициев диоксид се отглежда върху повърхността на силициевата пластина. Всяка плоча е покрита с фоточувствителен материал (фоторезист) е изложена и светлина се предава през маската. Неоткритата части на фоточувствителния слой се отстраняват с разтворител, и с помощта на друг химически реагент, разтваряне силициев диоксид, последният е гравиран от областите, където тя вече не са защитени от фоточувствителния слой. Изпълнения на този основен процес, използван в производството на две основни видове транзистор структури: биполярно и поле (НАМ).
Биполярен транзистор. Такава транзистор има структура от типа, п-р-п, или много по-рядко, като р-п-р. Обикновено, процесът започва с подложката (субстрат) на силно легирани р-тип материал. На повърхността на тази плоча епитаксиално са напластени тънък слой леко легирани п-тип силиций; по този начин нараства слой има същата кристална структура като тази на субстрата. Този слой трябва да съдържа активната част на транзистора - ще образуват отделни колектори. Плаката се поставя първо в пещта с борния пара. Дифузията на бор в силициевата пластина се появява само, когато неговата повърхност се подлага на офорт лечение. В резултат на това в областта и прозорецът се образуват от п-тип материал. Вторият процес с висока температура, която използва един чифт фосфор и други маска, служи за образуване на контакт към колектор слой. Последователните дифузионни на бор и фосфор са оформени съответно база и емитер. Дебелината на базата е обикновено няколко микрона. Тези малки острови проводимости п и р-тип са свързани към обща схема чрез свързва изработени от алуминий, отлагане на пари или разпрашване във вакуум прилага. Понякога се използва за тази цел, са благородни метали като платина и злато. Транзистори и други елементи верига като резистори, кондензатори и индуктори, със съответните окабеляването могат да бъдат образувани в метода на плоча дифузия в блок-схемата, създаване в резултат готово електронна схема. Вижте. Също транзистори.
MOSFET. Най-разпространените MOS (метал-оксид-полупроводникови) - структура, състояща се от два близко разположени силициеви региони на п-тип, приложени на р-тип субстрат. На повърхността на своята слой силициев диоксид е изградена, и на върха на този слой (между п-тип региони и леко ги хващане), оформен локализиран метален слой действа като порта. Две п-тип област споменато по-горе, наречен източник и изтичане, са свързващи елементи за вход и изход съответно. През прозореца предвидено в силициев диоксид, метални съединения, проведени с източника и канала. Тясната повърхността на материала на канал свързва източника на N-тип и канализация; в други случаи на канала може да бъде индуциран - генерирани от действието на напрежение, приложено към вратата. Когато транзистор порта е снабден с индуцирана положително напрежение канал разположен под порта слой е р-тип слой се превръща в N-тип и текущата контролирано и модулиран сигнал се прилага на портата, потоци от източника до изтичане. MOSFET консумира много малко енергия; тя има високо входно съпротивление, има нисък ток изтичане верига и много ниско ниво на шума. Тъй като порта оксид и силициев образуват кондензатор, такова устройство се използва широко в системи компютърна памет (вж. По-долу). Допълващата или CMOS-вериги, MOS структура се използват като натоварване и не консумират енергия, когато основната MOSFET е в неактивно състояние.
Интегрални схеми. Много чист необходимо за производството на интегрални схеми кристален силиций, се отглежда във формата на цилиндър, който след това се нарязва на плочи с дебелина на листа хартия. На всяка плоча стотици IP. След това плаката се разделя на отделни интегрални схеми, всяка от които е квадратна чип (чип) със страна от 1.27 мм. IC идва в най-различни конфигурации.