- •Введение
- •Развитие электроники
- •Особые свойства электронных приборов
- •Глава 1. Физические основы проводимости полупроводников
- •1.1. Общие сведения о полупроводниковых материалах
- •1.1.1. Энергетические зонные диаграммы кристаллов
- •1.1.2. Прохождение тока через металлы
- •1.2. Собственная проводимость полупроводников
- •1.3. Примесная проводимость полупроводников
- •1.3.1. Электронная проводимость. Полупроводник n-типа
- •1.3.2. Дырочная проводимость. Полупроводник p-типа
- •1.4. Однородный и неоднородный полупроводник
- •1.5. Неравновесная концентрация носителей
- •1.6. Прохождение тока через полупроводники
- •1.7. Уточнение понятий “собственные” и “примесные” полупроводники
- •Глава 2. Количественные соотношения в физике полупроводников
- •2.1. Распределение Ферми. Плотность квантовых состояний
- •2.2. Функция распределения Ферми – Дирака
- •2.3. Плотность квантовых состояний
- •2.4. Концентрация носителей в зонах
- •2.5. Собственный полупроводник
- •2.6. Примесный полупроводник. Смещение уровня Ферми
- •Глава 3. Электронно-дырочный переход
- •3.1. Образование и свойства р-п перехода
- •3.1.1. Виды p-n переходов
- •3.1.2. Потенциальный барьер
- •3.1.3. Токи р-n перехода в равновесии
- •3.1.4. Электронно-дырочный переход при внешнем смещении
- •3.2. Вольт-амперная характеристика р-п перехода
- •3.2.2 Влияние температуры на характеристику и свойства р-п перехода
- •3.2.3. Емкость р-п перехода
- •Глава 4. Полупроводниковые диоды
- •4.1 Диоды
- •4.1.1. Реальная вольт-амперная характеристика (вах) диода
- •4.1.2. Параметры диода
- •4.2. Разновидности диодов. Точечные и плоскостные диоды
- •4.2.1. Выпрямительные и силовые диоды
- •4.2.2. Тепловой расчет полупроводниковых приборов
- •4.2.3. Кремниевые стабилитроны (опорные диоды)
- •4.2.4. Импульсные диоды
- •4.2.5. Туннельные и обращенные диоды. Туннельный эффект. Туннельные диоды (тд)
- •4.2.6. Варикапы
- •4.4. Обозначение (маркировка) несиловых диодов
- •Глава 5. Биполярный бездрейовый транзистор
- •5.1. Устройство и принцип действия
- •5.2. Основные соотношения для токов. Коэффициент передачи тока
- •5.2.1. Возможность усиления тока транзистором
- •5.3. Три схемы включения транзистора
- •5.4. Статические характеристики транзистора
- •5.5. Предельные режимы (параметры) по постоянному току транзистора
- •5.6. Малосигнальные параметры и эквивалентные схемы транзистора
- •5.6.1. Зависимость внутренних параметров транзистора от режима и от температуры
- •5.6.2. Четырехполюсниковые h-параметры транзистора и эквивалентная схема с h-параметрами
- •5.6.2.1. Определение h-параметров по статическим характеристикам
- •5.6.2.2. Связь между внутренними параметрами и h-параметрами
- •5.7. Частотные свойства транзисторов. Дрейфовый транзистор
- •5.7.1. Частотно-зависимые параметры
- •5.7.2. Дрейфовый транзистор
- •Глава 6. Полевые (униполярные) транзисторы
- •6.1. Унитрон
- •6.3. Параметры и эквивалентная схема полевого транзистора
- •6.4. Обозначение (маркировка) и типы выпускаемых транзисторов
- •Глава 7. Тиристоры
- •7.1. Устройство и принцип действия тиристоров
- •7.2. Закрытое и открытое состояние тиристора
- •7.2.1. Закрытое состояние тиристора (ключ отключен)
- •7.2.2. Открытое состояние (ключ включен)
- •7.3. Включение и выключение тиристора
- •7.4. Параметры тиристора
- •7.5. Типы и обозначения силовых тиристоров
- •Глава 8. Интегральные микросхемы.
- •8.1 Общие сведения о микросхемах.
- •8.1.1 Классификация микросхем.
- •8.1.2. Обозначения имс
- •8.2. Сведения по технологии получения имс
- •8.2.1. Исходные материалы
- •8.2.2. Групповой метод. Планарная технология
- •8.3. Планарно – эпитаксиальный цикл.
- •8.3.1. Эпитаксия.
- •8.3.2. Окисление поверхности кремния.
- •8.3.3. Первая (разделительная) диффузия.
- •8.3.4. Вторая (базовая) и третья (эмиттерная) диффузии.
- •8.3.5. Металлизация (межсоединения).
- •8.3.6. Фотолитография.
- •8.4. Особенности и перспективы развития интегральных схем.
- •8.4.1. Особенности имс.
- •8.4.2. Перспективы развития.
- •Библиографический список
- •Глава 8. Интегральные микросхемы ……………………………………… 61 Библиографический список ……………………………………………….. 78
8.2.2. Групповой метод. Планарная технология
В основу получения полупроводниковых приборов (в т.ч. ИС) положены групповой метод и планарная технология, освоенные еще в доинтегральное время при производстве дискретных полупроводниковых приборов.
Групповой метод. Сущность группового метода состоит в том, на одной исходной кремниевой пластине (описанной ранее) одновременно изготавливаются множество транзисторов, регулярно расположенных по поверхности пластины. При этом все выводы всех транзисторов должны находиться на этой поверхности. Такую возможность обеспечивает особая планарная технология.
Планарная технология. Эта технология характерна тем, что все рабочие слои и все рабочие выводы (электроды) планарных приборов расположены на одной поверхности кристалла (чипа). Планарный транзистор приведен на рис. 1.2б. Однако на практике планарную технологию принимают более узко как технологический цикл создания кремниевых приборов и ИС с использованием локальной диффузии, эпитаксии и оксидных масок. Этот технологический цикл будет рассмотрен более подробно. После изготовления транзисторов кремниевая пластина – подложка разрезается по вертикали и горизонтали на множество отдельных кристаллов (чипов), содержащих по одному транзистору. Размеры чипов находятся в пределах от 1,5х1,5 мм до 6х6 мм и выше. По мере усовершенствования технологии размеры чипов имею тенденцию к увеличению. Чем больше площадь чипа, тем больше может быть размещено на нем транзисторов. Однако увеличение пощади чипа связанно с существенным увеличением трудностей в технологии [1]. После разрезания чип с транзистором помещают в отдельный герметизированный корпус с внешними выводами. Внешние выводы соединяют с контактной площадкой на чипе. Из готовых транзисторов получают электрическую схему функционального узла, соединяя транзисторы и другие компоненты схемы пайкой.
Идея интеграции состоит в том, что на исходной кремниевой пластине – подложке вместо множества отдельных транзисторов получают множество отдельных "комплектов". Каждый "комплект" содержит все компоненты (транзистора, диоды, резисторы и т.д.), необходимые для построения функционального узла. Эти компоненты соединяются между собой в электрическую схему при помощи напыления на туже поверхность чипа металлических полосок межсоединений (см. рис. 8.2г).вот это и есть интегральная микросхема. Все ИМС тоже регулярно расположены на поверхности подложки (см. рис. 8.2е). Пластина – подложка с ИМС тоже разрезается на множество чипов. Каждый чип содержит одну ИМС. Чип помещается в герметизированный корпус внешними выводами. Микросхема готова. Технология получения дискретных транзисторов и ИМС почти одинакова, за исключением операции нанесения межсоединений в ИМС.
8.3. Планарно – эпитаксиальный цикл.
Для получения микросхем наиболее удобными оказались тонкие слои кремния, полученные методом эпитаксиального наращивания. Такие слои (пленки) называют эпитаксиальными. При этом весь цикл изготовления микросхем, включая последующие операции, называют планарно – эпитаксиальным. В качестве примера далее рассмотрим цикл изготовления очень простой микросхемы. Электрическая схема этой ИМС приведена на рис. 8.2д.