3.1 Понятие интегральная логическая схема (имс). Маркировка имс. Технология изготовления. Типы логики.

1)Интегральная микросхема (ИС) представляет собой функциональный миниатюрный микроэлектронный блочок, в котором содержатся транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и другие радиоэлементы, которые выполнены методом молекулярной электроники. Находящиеся в небольшом объеме радиоэлементы образуют микросхему определенного назначения. По конструктивно-технологическому выполнению микросхемы делятся на несколько основных групп: гибридные, полупроводниковые (монолитные) и пленочные. Гибридные микросхемы выполняются на диэлектрической подложке с использованием монтажа дискретных радиокомпонентов пайкой или сваркой на контактных площадках. В полупроводниковых ИС все элементы схемы формируются в кристалле полупроводника. В пленочных ИС радиоэлементы выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрика. Все эти микросхемы делятся на схемы с малой (до 10 элементов), средней (10... 100 элементов) и большой (свыше 100 элементов) степенью интеграции. Промышленность выпускает большое количество самых разнообразных ИС, которые в зависимости от функционального назначения делят на аналоговые и цифровые (логические). Аналоговые микросхемы применяют для генерации, усиления и преобразования сигналов. Цифровые ИС служат для обработки дискретного сигнала, выраженного в двоичном или цифровом коде, поэтому их чаще называют логическими микросхемами. Эти микросхемы применяют в вычислительной технике, автоматике и в других областях промышленности.

Маркировка

Система маркировки ИС определяет их технологическую разновидность, функциональное назначение и принадлежность к определенной серии. Условное обозначение ИС, в основном, состоит из пяти элементов:

1    элемент...............буква, указывает на область применения микросхемы в бытовой или промышленной аппаратуре;

2    элемент.............. цифра, показывающая вид конструктивно-технологического исполнения (1, 5, 6, 7 — полупроводниковые, 2, 4, 8 — гибридные, 3 — прочие);

3    элемент...............порядковый номер разработки серии (2 или 3 цифры);

4    элемент...............функциональное назначение (две буквы, табл. 2.6);

5    элемент...............порядковый номер разработки по функциональному признаку (цифра).

В конце условного обозначения может стоять буква, которая характеризует особенности микросхемы. Первый элемент, буква, перед обозначением микросхемы может отсутствовать.. Если первый элемент буква К, то это говорит о том, что микросхема предназначена для аппаратуры широкого применения.

Технология изготовления полупроводниковых ИМС

Полупроводниковые ИМС изготовляют из кремния, поступающего на предприятие в виде кристаллических слитков, которые разрезают на множество тонких пластин (толщиной около 150 мкм).

Поскольку поверхность пластин кремния после резки получается весьма неровная, то перед началом основных технологических операций пластины многократно шлифуют, а затем полируют. На такой пластине (подложке) одновременно формируют в едином технологическом цикле несколько сотен, а иногда и свыше тысячи совершенно однотипных микросхем. Затем пластина разрезается на отдельные кристаллы и осуществляется присоединение выводов и заключение каждого кристалла в корпус.

Преимущественное использование кремния в полупроводниковых ИМС по сравнению с германием обусловлено возможностью расширения интервала рабочих температур (до +125°С) и получения на поверхности кремниевой пластины стойкой изолирующей пленки двуокиси кремния SiО₂. Эта пленка (временно) служит защитным покрытием отдельных участков кристалла при проведении локальной диффузии примесей, такая же пленка предохраняет готовую схему от внешних воздействий и служит основанием для пленочных пассивных элементов и внутрисхемных соединений. Кроме того, кремний по сравнению с германием имеет меньшие обратные токи р-n переходов.

В настоящее время при разработке ИМС наибольшее распространение получили следующие БЛЭ: 1.Построены на биполярных транзисторах:     а)  ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;      б)  ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотке;      в) ЭСЛ – эмитерно-связанная логика;     г)  И2Л – интегрально-инжекционная логика;  2.На полевых транзисторах:     а)  n-МОП и p-МОП – логика на однотипных полевых транзисторах      б)  КМОП – логика на комплиментарных полевых транзисторах (метал оксид полупроводник)