31. Классификация интегральных схем (по типу сигналов на входе и выходе, по технологии изготовления, по типу используемых элементов, по назначению)..
По типу сигналов на входе и выходе:
Аналоговые: входные и выходные сигналы изменяются непрерывно в широком диапазоне (усилители, стабилизаторы).
Цифровые: сигналы представлены в виде дискретных уровней (логического «0» и «1»). Предназначены для логических операций и хранения данных.
Аналого-цифровые (смешанные): содержат на одном кристалле как аналоговые, так и цифровые узлы (ЦАП, АЦП).
По технологии изготовления:
Полупроводниковые: все элементы и соединения выполнены в объеме и на поверхности единого кристалла полупроводника (обычно кремния).
Пленочные: все элементы и соединения выполнены в виде пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку (стекло, керамика). Делятся на толстопленочные и тонкопленочные.
Гибридные: сочетают диэлектрическую подложку с пленочными пассивными элементами (резисторы, проводники) и бескорпусные активные компоненты (диоды, транзисторы), установленные на подложку.
По типу используемых элементов:
Биполярные: основу составляют биполярные транзисторы (
или
).
Характеризуются высоким быстродействием.МДП-схемы (полевые): основу составляют МОП-транзисторы ( - или -канальные). Отличаются высокой плотностью упаковки и малым энергопотреблением.
КМДП (комплементарные): используют пары транзисторов с каналами разного типа проводимости. Обладают экстремально низким потреблением тока в статическом режиме.
Би-МОП: совмещают биполярные и полевые транзисторы на одном кристалле для объединения их преимуществ.
По назначению:
Логические: реализуют функции алгебры логики (И, ИЛИ, НЕ).
Схемы памяти: предназначены для хранения информации (ОЗУ, ПЗУ, Flash).
Микропроцессорные: ИС, выполняющие функции центрального процессора или контроллера.
Интерфейсные: обеспечивают сопряжение различных узлов электронной аппаратуры.
Специализированные (ASIC): разработаны для решения конкретной узкой задачи в определенном устройстве.
32. Изготовление подложек интегральных схем.
Упрощённо процесс фотолитографии:
подложка с идеально обработанной поверхностью
Создание слоя SiO2 окислением кремния.
Нанесение фоторезиста – светочувствительного вещества, которое под действием света полимеризуется и затвердевает.
Наложение фотошаблона – стеклянной фотопластинки, на которую сфотографировано с большим уменьшением необходимое чёрно-белое изображение.
Засветка. Свет проникает сквозь прозрачные участки фотошаблона и засвечивает под ними фоторезист.
Удаление фотошаблона.
Смывка незасвеченного фоторезиста растворителем.
Травление слоя SiO2
Смывка засвеченного фоторезиста.
33. Фотолитография. Факторы, ограничивающие минимальный топологический размер
Фотолитография — метод получения определённого рисунка на поверхности материала. Один из основных приёмов планарной технологии, используемой в производстве полупроводниковых приборов
Процесс фотолитографии включает несколько этапов:
подготовка поверхности -> окисление -> нанесение фоторезиста -> нанесение фотошаблона -> засветка -> удаление фотошаблона -> смывка незасвеченного фоторезистора -> травление оксидного слоя -> смывка засвеченного фоторезистора
Важнейшей причиной, ограничивающей минимальные размеры элементов при экспонировании через фотошаблон, является дифракция света.
Дифракция — это явление огибания светом препятствий. При прохождении света через узкие щели фотошаблона он не распространяется строго прямолинейно, а немного "заворачивает" за края непрозрачных участков.
Размытие границ: Вместо резкой границы между светом и тенью на фоторезисте образуется область плавного перехода интенсивности. Это не позволяет точно воспроизвести острые углы и очень мелкие детали -> меняет электрические свойства проводника, что может повлиять на быстродействие всей схемы