
- •Микроэлектрониканың дамуының негізгі жағдайы және бағыты.
- •§ 1.1 Электронды аппаратураның элементтерінің ықшамдау (миниатюризация) және микроықшамдау (микроминиатюризация) кезеңдері.
- •1.1 Сурет. «Элемент-2» типті жазық модулдің құрылысы.
- •1.2 Сурет фэ типінің жазық модулі:а – монтажды плата; б – сыртқы түрі;
- •1.3 Сурет. Этажеркалы микромодуль:
- •1.4 Сурет. Микроэлементтер:
- •1.5 Сурет. Қалқаланған этажеркалы микромодульдің жалпы түрі
- •§ 1.2. Микроэлектрониканың жалпы сипаттамасы.
- •1.6 Сурет. Интегралды микросхемалардың сыртқы түрі
- •§ 1.3. Микроэлектрониканың дамуының тарихы.
- •1.7 Сурет. Транзисторларды дайындаудың топтық әдісі:
- •1.8 Сурет. Интегралды микросхемаларды дайындаудың топтық әдісі:
- •§1.4 Интегралды микросхемалардың классификациясы және микроэлектрониканың өнімі (изделие)
- •1.9 Сурет. Микроэлемктрониканың негізгі өнімдері (изделия)
- •§ 1.5. Интегралды микросхемалардың белгілеуінің жүйесі.
- •§ 2.1 Интегралдымикроэлектроникадақолданылатынқұбылыстар (явление), процесстержәнеәдістер.
- •2.1 Сурет Интегралды микроэлектроникада қолданылатын физикалық құбылыстар, процесстер және әдістер.
- •§ 2.2. Имс жұмыс істеуін анықтайтын, құбылыстардың және процесстердің жалпы сипаттамасы.
- •2.2 Сурет. Тасушы зарядтардың қозғалғыштығының қоспаның концентрациясына және температураға тәуелділігі.
- •2.3 Сурет. Бірқалыпты p-n-өткелдің облысында таралуы.
- •2.4 Сурет. Тура (а) және кері (б) бағыттарда түсірілген, сыртқы кернеу кезіндегі, p-n-өткелдегі зарядты тасушылардың таралуы және энергетикалық диаграммасы
- •2.5 Сурет. Оңзарядтың бетінде бар болуы (б– г) және бетіне жақын кезде жоқ болуы (а)планарлыp-n-өткелінің құрылымы.
- •§ 2.3. Микроэлектронды құрыллымдарды құрудың базалық физика – химиялық әдістері.
- •2.6 Сурет. Кремнидің термиялық тотығуын орнату құрылғысы
- •2.7 Сурет. Фотолитографияның процессінің схемасы:
- •2.9 Сурет. Екізоналы диффузионды қондырғының схемасы
- •2.10 Сурет. Бірзоналы диффузионды қондырғының схемасы: 1 – газды беруге арналған магистраль; 2 – сұйық диффузиант үшін қоректендіргіш; 3 – кварцты труба; иг – инертті газ; гн – газ –тасушы
- •2.11 Сурет. Ионды легірлеуге арналған қондырғының схемасы
- •Травление.
- •Глава 3 Шалаөткізгішті интегралды микросхемалар
- •§ 3.1 Типтік конструкциялар және шалаөткізгішті имс құрылымы.
- •§3.2 Биполярлы транзисторлар.
- •Планарлы-эпитаксиальды транзисторлар.
- •Шоттки барьері бар транзисторлар.
- •Көпэмиттерлі транзисторлар.
- •Әр түрлі структурадағы мдп-транзисторлардың параметрлері.
- •§ 3.4 Диодтар
- •Әр түрлі схема бойынша қосылған транзисторлық структура негізіндегі диодтың параметрлері
- •§3.5 Шалаөткізгіш резисторлар.
- •Диффузионды резисторлардың параметрлері. 3.3-таблица
- •§3.6 Шалаөткізгіш конденсаторлар
- •3.7. Биполяр имс дайындау технологиясы
- •Планарлы-эпитаксиалды технология.
- •Қосарлы технология.
- •Изопларлы технология.
- •§ 3.9. Имс шалаөткізгішінің герметизациясы мен бүрмесі
- •§ 3.10. Шалаөткізгішті имс - ны жобалау және өңдеу этаптары
- •4 Тарау
- •§ 4.1. Гибридті имс конструкциясы
- •§ 4.2. Қалыңпленкалы гибридті имс элементтері
- •§ 4.3. Жіңішке пленкаларды алу әдістерді
- •§ 4.4. Гибридті имс - ға арналған подложка
- •§4.5. Пленкалы резисторлар
- •4.15 Сурет. Жұқа пленкалы резисторлардың конструкциялары:
- •4.16 Сурет. Пленканың салыстырмалы кедергісінің оның еніне тәуелділігі: і-тунельді эффекттің облысы, іі-бұзылған беттің облысы, ііі-көлемдік қасиеттерінің облысы
- •§4.6. Пленкалы конденсаторлар
- •4.17 Сурет. Жұқа пленкалы конденсатордың жалпы түрі: 1-жоғары өтетін қоршау; 2-диэлектрлік пленка; 3-төменгі өтетін қоршау; 4-подложка.
- •4.18 Сурет. Кремний қышқылы негізіндегі пленкалы конденсатордың диэлектр өткізгіштігінің тәуелділігі:
- •4.19 Сурет. Қалдық газдардың әртүрлі қысымымен тозаңданған кремний моноқышқылы негізіндегі конденсаторлардың вас-ы:
- •§ 4.7. Пленкалы имс – дағы индуктивті элементтер
- •§ 4.8. Пленкалы өткізгіштер және контактілік алаңдар
- •§ 4.9. Қабатаралық изоляция
- •§ 4.10. Гибридті имс – ның пассивті элементтерінің әртүрлі конфигурацияларын алу әдісі
- •§ 4.11. Гибридті имс – ның навесный компоненттері
- •§ 4.12. Гибридті имс – ға арналған корпустар
- •4.13. Гибридті имс құрудың негізгі принциптері және жобалау кезеңдері
- •4.14. Гибридті имс жобалаудың бастапқы деректері
- •4.15. Гибридті имс топологиясын және құрылымын жобалау
- •5 Бөлім. Үлкен интегралды схемалар (үис)
- •5.1. Үис жалпы сипаттамалары және негізгі параметрлері
- •5.2. Үис классификациясы және қолдану аймақтары
- •5.3 Үис қарапайым базасы
- •5.4. Шалаөткізгішті үис құрылымы және жасау технологиясы
- •5.5. Гибридті үис құрылымы және дайындау технологиясы
- •5.6. Үис жобалаудың ерекшеліктері және негізгі кезеңдері
- •6 Бөлім. Байланыс құрылғыларна арналған негізгі микросхемотехникалар мен интегралды микросхемалар
- •6.1. Имс схемотехникалық ерекшеліктері
- •6.2. Биполяр транзистордағы сандық имс негізгі типтері
- •§6.4 Микроқуатты логикалық имс
- •§ 6.6 Сандық имс дамуының тенденциясы
- •§ 6.7 Аналогты (сызықты) имс негізгі типтeрі
- •§6.8. Аппаратуралық байланысқа арналған интегрлды микросхема
- •§6.9 Микропроцессор
- •§ 6.10 Аса жоғары жиілік (свч) диапазонының интегралды микросхемасы
- •Сапа, сенімділік және интегралды схемаларды қолдану
- •§ 7.1. Сапа теориясының негізігі түсінігі
- •§7.2. Сапа бақылау әдісі және имс сенімділік бағасы
- •§7.4 Имс сынағының санаттары мен түрлері
- •§7.6 Сапа көтерілуінің жолдары және имс сенімділігі
- •§7.7 Имс мен үис (бис)нің негізгі қолданыстары
- •§8.1. Функционалды микроэлектрониканың негізгі даму бағыттары
- •§ 8.2. Оптоэлектроника
- •249 Сериялы оптоэлектронды имс - ның электрлік схемасы
- •§ 8.3 . Акустоэлектроника
- •§ 8.4. Диэлектрлік электроника
- •§ 8.5. Хемотроника
- •§ 8.6. Биоэлектроника
- •§ 8.7. Микроэлектрониканың алдағы дамуы
§1.4 Интегралды микросхемалардың классификациясы және микроэлектрониканың өнімі (изделие)
Қазіргі микроэлектрониканың негізгі мәселесі интегралды микросхеманың базасында жоғарысенімді азгабаритті радиоэлектронды аппаратураны (РЭА) құру болып табылады. Мұндай РЭА өңдеу оның барлық элементтерінің комплексті ықшамдығын қарастырады, яғни аппаратурада интегралды микросхемадан, азгабаритті детальдан, жалғасқан элементтерден, қорек көзінен және басқа радиокомпоненттерден басқасын қолдану.
Осыған байланысты барлық микроэлектронды өнімдерді үш топқа бөледі (1.9 сурет):
Интегралды микросхемалар;
Функционалды құрылғылар және микросхемалар;
Құрылымды – қосымша өнім (изделия);
Интегралды микросхемалар микроэлектрониканың элементті базасы болып саналады, басым көпшілік аппаратуралық функцияларды жүзеге асыруға арналған. Олардың элементтері кәдімгі ұқсас радиожабдықтар және құрылғылар, жалпы подложканың сыртында немесе ішінен орындалған және біріккен, өз араларында электрлі жалғасқан және жалпы корпуста жасалған. Элементтердің бөлігін немесе барлығын межэлементті жалғасу және элементтерді дайындауда бірыңғай технологиялық процессте топтық әдістерді қолданумен құрылады.
Қазіргі
уақытта көп санды әр түрлі функционалды
белгілеу бойынша,есептегіш және
радиолокационды техниканың және т.б.
байланыстар, құрылғы және автоматиканың
жүйесі құрылуы мүмкін,интегралды
микросхемалар (мультивибраторлар,
триггерлер, логикалық схемалар,
күшейткіштер, дешифраторлар,
араластырғыштар, шектегіштер,
микропроцессорлар және т.б.) өңделді.
1.9 Сурет. Микроэлемктрониканың негізгі өнімдері (изделия)
Микропроцессорлар кең таралған. Микропроцессорлар, жартылай өткізгішті микросхеманың бір немесе бірнеше кристаллдарында орындалған, кәдімгі ЭВМ процессор болып табылады.Микропроцессорлар ЭВМ – нің жаңа класының, микро – ЭВМ деп аталатын,маңызды функцияналды бөліктеріне қызмет етеді. Олар әдетте біріктірудің жоғарғы дәрежесіне ие болады және үлкен немесе аса үлкен интегралды схемаларды көрсетеді (представляют собой).
Аппаратураның шағындығының деңгейін жоғарылату үшін микросборкалар және микроблоктар қолданылады.
Микросборка – бұл интегралды микросхемалардан (корпусты және корпуссыз) және элементтерден, компоненттерден, басқа да электрорадиоэлементтерден тұратын және белгілі функцияны орындайтын микроэлектронды өнім. Микросборка өзінің корпусына ие болуы да болмауы да мүмкін.
Микроблок – бұл микросборкадан басқа интегралды микросхемалары және компоненттері бар, микроэлектронды өнім.
Функционалды құрылғылар және микросхемалар конденсаторлардың, резисторлардың, диодтардың және транзисторлардың физикалық ұқсастықтарына ие болмайды. Осы құрылғыларда (оптоэлектронды, ионды, жылулы, акустикалық және т.б.) заттардың әр түрлі қасиетін қолданады: жартылай өткізгішті қатты денелерде оптикалық құбылыс, сұйық электролиттерде электролиз, механикалық тербеліс, жылудың таралуы, Холл эффектісі, диэлектриктердегі құбылыс, қатты денелердің магнитті қасиеті, Ганна эффектісі және т.б. Бұл микроэлектронды функционалды құрылғылардың қатарын –оптрондар, электрохимиялық интеграторлар, Ганна генераторлар, акустика–электрлік жартылай өткізгішті сызықты кідіру (линии задержки), құруға мүмкіндік береді.
Құрылымды – қосымша өнім (изделия) құрылғы немесе блоктарда микросхеманы құрастыру және монтаждау үшін арналған. Оларға көпқабатты баспалы платалар, иілгіш кабелдер, микроажыратқыштар, микроқосқыштар, кнопкалар, индикаторлар, конструкцияның элементтері және т.б. жатады. Бұл өнімдер өзінің құрылымдық сипаттамасы және сенімділігі нитегралды микросхемаларға және функционалды құрылғыларға жақын болуы тиіс. Сондықтан олардың жүзеге асуы үшін, егер мүмкін болса, микроэлектрониканың технологиялық және құрылымдық әдісін қолданады.
Микроэлектрониканың барлық өнімдерінен интегралды микросхемалар көбірек таралған. Тап осылар микроэлектрониканың қазіргі дамуының деңгейін сипаттайды. Интегралды микросхеманы дайындау техникасы , алдындағы сияқты жартылай өткізгішті өндірісте қолданатын және пленкалы жабуды алу кезіндетоптық технологиялық әдістерді жинақтауға негізделген.
Бұл интегралды микросхеманы құрудағы екі негізгі бағытты анықтады: жартылай өткізгішті және пленкалы. Бірақ жартылай өткізгішті және пленкалы технологияың бар болуы, оларды комбинирлеу мүмкіндігі интегралды микросхемаларды классификациялауға мүмкін, өзіндік бағыттың жаңа қатарын белгілеуге мүмкіндік береді.
Интегралды микросхемаларды классификациялау үшін әр түрлі белгілерді қолдануға болады: біріктіру дәрежесі, функцияны орындайтын, активті элементтердің жұмысыныңфизикалық принципі, жылдамәрекет, аппаратурада пайдаланатын, қолданатын қуат және т.б.Құрылымды – технологиялық белгісі бойынша классификациясы көбірек таралған, дегенмен микросхеманың атауында оның құрылысы және дайындау технологиясы туралы жалпы ақпарат бар.
Интегралды
микросхеманың негізгі белгілердің бірі
біріктіру дәрежесі болып табылады. (
)
Интегралды микросхеманың маңызды құрылымдық белгісі подложканың түрі (тип) болып саналады. Осы белгімен барлық интегралды микросхемаларды активті және пассивті подложкалармен ИМС – ға ажыратады. Бірінші классқа подложканың өзінің ішінде орындалатынэлементтердің бөлігі және барлығы, жартылай өткізгішті материалдан жасалған пластинканы көрсететін микросхемалар қатысты, ал екіншісіне – подложканың бетінде орнатылған элементтер, диэлектрикалық материалдан орындалған микросхемалар. Подложканың түрі интегралды микросхемаларды дайындау технологиясымен анықталады. Жартылай өткізгішті интегралды микросхемалар үшін активті және пассивті, пленкалы және гибридті үшін пассивті, БИС – активті және пассивті, СВЧ және пьезокерамикалық схемалар үшін – пассивтіподложкалар қолданады.
1.10 суретте құрылымды – технологиялық белгісінің негізі және негізгі элементтердің жұмысының физикалық принципі бойынша интегралды микросхеманың классификациясы көрсетілген.
Интегралды микросхеманың кез келген түрі үшін негізгі және қиынырақ элементтер, физикалық принципі бойынша биполярлы және униполярлыға (МДП структуры) бөлінетін, транзисторлар болып табылады. Гибридті интегралды микросхемаларда планарлы – эпитаксиалды технология, диодтар, корпуссыз микросхемалар («чипы») бойынша кремниидің негізінде дайындалған,корпуссыз дискретті биполярлы транзисторлар қолданады.
Жартылай өткізгішті интегралды микросхемаларда планарлы технология бойынша негізгі түрде дайындалатын, биполярлы және МДП транзисторлар қолданылады.
Барлық интегралды микросхемалар оларды сыртқы әсерден қорғау мақсатымен герметизацияны кездестіреді.Құрылымды– технологиялық белгісі бойынша интегралды микросхемалардың герметизациясынкорпусты және корпуссызға бөледі. Біріншісі үшін арнайы корпустарда вакуумды герметизациямен немесе пластмассаға опрессовка,екішісі үшін – эпоксидті немесе басқа лакаларменжабумен сипатталады.
Функционалды белгісі бойынша сандық, аналогтық (линейные) және аналогты – сандық интегралды микросхемаларды, ал аппаратурада қолдануы бойынша – кең және арнайы қолданумен өнімдердіажыратады.