6)экономичность - снижение себестоимости.

1.3.Классификация ИС

1.3.1.Конструктивно-технологическая классификация

Конструктивно-технологическая классификация ИС учитывает способ их изготовления и получаемую при этом структуру (рис.1.1). Различают полупроводниковые и гибридные ИС.

КМОП ПТШ ПТШ МОП

БТ МОП, КМОП

БИКМОП

Рис.1.1. Конструктивно-технологическая классификация ИС

В полупроводниковых ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводника. В большинстве полупроводниковых ИС элементы расположены в тонком приповерхностном слое полупроводника (толщи-

ной 0,1 - 1,0 мкм).

Известно несколько технологий изготовления полупроводниковых ИС.

Кремниевая технология, в которой кремний (Si) является ос-

8

новным полупроводниковым материалом ИС, используется чаще других, поскольку имеет следующие преимущества:

1)оксид кремния (SiO2), получаемый на поверхности кремния при окислении, используют в качестве маскирующего при локальном легировании кремния примесями, для изоляции элементов, в качестве подзатворного диэлектрика, для защиты поверхности кристалла от влияния окружающей среды;

2)достаточно большая ширина запрещенной зоны кремния обусловливает малые обратные токи p–n-переходов, что позволяет создавать ИС, работающие при повышенных температурах (до

125 °С) и малых токах транзисторов (< 1 мкА), т.е. низкой потребляемой мощности.

В зависимости от конструктивной реализации активного элемента различаются:

∙Si-БТ-кремниевая биполярная технология, в которой основными активными элементами являются транзистор n–p–n- типа, кроме того, диоды на основе p–n-перехода и перехода металл - полупроводник (диоды Шотки), полупроводниковые резисторы и в редких случаях конденсаторы небольшой емкости. Транзисторы p–n–p-типа применяют значительно реже в связи с неудовлетворительными параметрами;

∙Si-МОП, КМОП-кремниевая униполярная технология, в которой основными элементами являются полевой МОПтранзистор с каналом n-типа и p-типа проводимости, а также пассивные элементы;

∙Si-БИКМОП-кремниевая биполярная и полевая технология, реализующая в одном технологическом процессе как биполярный, так и полевой транзистор;

∙кремний на сапфире (КНС) - гетероэпитаксиальные кремниевые структуры получают на подложке из монокристаллического сапфира (Al2O3) путем наращивания тонкого эпитаксиального слоя n-Si или p-Si, в котором формируют элементы. Такие стуктуры обеспечивают повышенную радиационную стойкость и используются для изготовления комплементарных МДП-

9

транзисторов, диодных матриц, тензодатчиков. Полупроводниковые ИС можно реализовать на арсениде

галлия (GaAs). Арсенид галлия отличается от кремния большей подвижностью электронов, поэтому на его основе создают схемы с повышенным быстродействием или более высокими рабочими частотами (диапазон СВЧ). Активным элементом ИС на GaAs является полевой транзистор с управляющим переходом металл - полупроводник, кроме того, используются диоды Шотки и резисторы. Однако арсенид галлия - материал очень дорогой и менее технологичный.

Впроизводстве полупроводниковых ИС также используют фосфид индия (InP), обладающий полупроводниковыми свойствами соединения АIIIВV. Основными элементами этой технологии являются полевые транзисторы (ПТШ, МОП), лавиннопролетные диоды. Фосфид индия не заменим при создании источников оптического излучения, быстродействующих фотоприемников.

Гибридная ИС - ИС, выполняющая заданную функцию, состоит из бескорпусного кристалла полупроводниковой ИС, пленочных пассивных элементов и навесных компонентов, размещенных на одной подложке. Многокристальная гибридная ИС содержит несколько бескорпусных кристаллов. Электрические связи между элементами, компонентами и кристаллами осуществляются с помощью пленочных и проволочных проводников. Подложка с расположенными на ее поверхности пленочными элементами, проводниками и контактными площадками называется платой.

Взависимости от способа нанесения пленок на поверхность диэлектрической подложки и их толщины гибридные ИС могут быть:

∙тонкопленочные - толщина пленок < 1 мкм, элементы формируют, как правило, с помощью термического вакуумного испарения и ионного распыления;

∙толстопленочные - толщина пленок ≥ 1 мкм, элементы наносят методом трафаретной печати с последующим вжиганием.

Гибридные ИС отличаются от полупроводниковых бόльши-

10

ми размерами и более сложной технологией сборки.

1.3.2. Классификация по функциональному назначению

∙При классификации по функциональному назначению различают ИС:

∙аналоговые, предназначенные для обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции;

∙цифровые, служащие для обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции;

∙смешанные, в которых часть функциональных блоков работает с цифровым сигналом, а часть - с аналоговым. При переходе от одного вида сигнала к другому используются преобразователи.

∙Цифровые ИС подразделяют на:

∙комбинационные, логическое состояние выходов которых зависит от комбинации логических сигналов на входах в данный момент времени; они собираются из отдельных элементов, выполняющих логические функции, и реализуются на основных логических элементах НЕ, И, ИЛИ, =(эквивалентность); например, дешифраторы, мультиплексоры;

∙схемы памяти, выполненные на основе бистабильных ячеек (БЯ) и осуществляющие функции записи, хранения, считывания двоичной информации в течение требуемого времени;

∙последовательностные, логическое состояние выходов которых определяется последовательностью входных сигналов. К ним относятся: регистры, счетчики, генераторы чисел.

∙1.3.3. Классификация по схемотехнической реализации

∙В зависимости от способа хранения информации различают ИС статические и динамические.

∙В статических ИС информацию определяет уровень сигнала, который хранится сколь угодно долго.

∙Основные типы статических ИС:

∙РТЛ - резисторно-транзисторная логика;

11