Circuit integrat - este
circuite integrate
(IP), circuitul microelectronic format pe o placă minuscul (cristalitelor, sau „cip“) de material semiconductor, de obicei siliciu, care este folosit pentru a controla curentul electric și câștigul. Tipic IC constă dintr-o multitudine de componente microelectronice interconectate, cum ar fi tranzistori, rezistențe, condensatori și diode sunt fabricate în stratul de suprafață al cristalului. cristale de dimensiuni de siliciu sunt în intervalul de la circa 1,3ґ1,3 13ґ13 mm mm. Progresele înregistrate în domeniul circuitelor integrate a condus la dezvoltarea tehnologiei circuit integrat mari și foarte mari la scară (LSI și VLSI). Aceste tehnici permit primi IP, fiecare dintre care cuprinde mai multe mii de circuite: un singur cip are mai mult de 1 milion de componente ..
A se vedea. De asemenea, dispozitivele electronice semiconductoare. Circuitele integrate au o serie de avantaje față de predecesorii săi - scheme care sunt asamblate din componente individuale, montate pe șasiu. Circuite integrate sunt mai mici, mai mare performanță și fiabilitate; ele sunt, de asemenea, mai ieftine și mai puțin predispuse la eșec cauzate de expunerea la vibrații, umiditate și îmbătrânire. Miniaturizarea circuitelor electronice a fost posibilă datorită proprietăților speciale ale semiconductori. Semiconductor - un material având o conductivitate electrică mult mai mare (conductivitate) decât o astfel de dielectric ca sticla, dar în mod substanțial mai mică decât conductorii, cum ar fi cuprul. În rețeaua cristalină a materialului semiconductor ca siliciu, la temperatura camerei, este prea puțin electroni liberi pentru a asigura o conductivitate semnificativă. De aceea, semiconductori pure au o conductivitate scăzută. Cu toate acestea, introducerea de impurități în siliciu corespunzător crește conductivitatea electrică.
A se vedea. De asemenea, tranzistori. Dopanții sunt introduse în siliciu prin două metode. Pentru dopaj grele sau în cazurile în care controlul precis al cantității de impuritate introdusă în mod opțional metoda de difuzie utilizate în mod normal. Difuziunea bor sau fosfor se realizează, de obicei, într-o atmosferă de dopant la temperaturi cuprinse între 1000 și 1150 ° C, timp de o jumătate de oră până la câteva ore. Atunci când ionii de siliciu implantare de ioni bombardează dopant de mare viteză. Numărul de impurități implantată poate fi controlată în limita câteva procente; acuratețe în multe cazuri importante, deoarece câștigul a tranzistorului depinde de numărul de atomi de impurități implantate pe bază de 1 cm2 (cm. mai jos).
Introducerea impurităților în metoda de difuzie siliciu - baza producției IC. Pentru regiunea colector de tip n conductivitate este adăugată fosfor, și apoi pentru a crea un câmp de baze de date cu p-tip de conductivitate - bor și în final din nou fosfor pentru a crea regiunea emițător cu n-tip de conductivitate. 1 - colector de contact; 2 - contact de bază; 3 - emitor de contact; 4 - emitor (-); 5 - baza (+); 6 - colector (-); 7 - un strat protector de bioxid de siliciu.
Producție. Fabricarea unui circuit integrat poate dura până la două luni, deoarece unele zone ale semiconductorului trebuie să fie dopat cu mare precizie. In timpul unui proces numit cultivare, sau trăgând, cristal, mai întâi un butuc cilindric de siliciu cu puritate ridicată. Din acest cilindru se taie în plăci, de exemplu, 0,5 mm grosime. Placa este în cele din urmă se taie în sute de bucăți mici, numite chips-uri, fiecare dintre acestea, ca rezultat al procesului descris mai jos este transformată într-un circuit integrat. proces de prelucrare cip începe cu fabricarea fiecărui măști de strat IP. Acesta a realizat o matrita pe scară largă având o formă pătrată, cca. 0,1 m2. Pe platoul de filmare de măști care conțin toate componentele IC: nivelurile de difuzie, nivelurile de interconectează etc. Întreaga structură rezultată este redusă la dimensiunea fotografică cristalitelor și reproduse în straturi pe placa de sticlă. un strat subțire de dioxid de siliciu este cultivat pe suprafața plachetei de siliciu. Fiecare placă este acoperită cu un material fotosensibil (fotorezist) este expus și lumina transmisă prin mască. Portiunile ale stratului fotosensibil sunt îndepărtate cu solvent, și prin intermediul unui alt reactiv chimic, dizolvând dioxid de siliciu, acesta din urmă este corodat din zonele în care nu mai este protejat de acoperirea fotosensibil. Materializări ale acestui proces de bază utilizat în fabricarea celor două tipuri de bază de structuri tranzistor: bipolar și câmp (NAM).
tranzistor bipolar. Un astfel de tranzistor are o structură de tip n-p-n sau, mult mai puțin frecvent, cum ar fi p-n-p. De obicei, procesul începe cu napolitana (substrat) dintr-un material de tip p puternic dopat. Pe suprafața acestei plăci crescute epitaxial strat subțire de ușor dopate siliciu de tip n; strat, astfel cultivate are aceeași structură cristalină ca și cea a substratului. Acest strat trebuie să conțină partea activă a tranzistorului - se va forma colectori individuali. Placa este plasat mai întâi în cuptor cu vaporii de bor. Difuziunea bor în plachetei de siliciu are loc numai în cazul în care suprafața sa este supusă unui tratament de decapare. Ca urmare, suprafața și fereastra sunt formate dintr-un material de tip n. Al doilea proces de temperatură ridicată, care utilizează o pereche de fosfor, iar cealaltă mască, servește pentru a forma un contact cu stratul colector. difuzii succesive de bor și fosfor sunt formate, respectiv, de bază și emițător. Grosimea bazei este de obicei câțiva microni. Aceste insule conductivitățile mici și n tip p sunt conectate la un circuit comun prin interconectări realizate din aluminiu, depunere de vapori sau pulverizare într-un vid aplicat. Uneori, utilizate în acest scop sunt metale nobile, cum ar fi platina si aur. Tranzistorii și alte elemente de circuit, cum ar fi rezistențe, condensatori și inductori, cu cablajele respective pot fi formate în metoda plăcii de difuziune în schema logică, creând ca rezultat un circuit electronic finit. A se vedea. De asemenea, tranzistori.
MOSFET. Cele mai răspândite MOS (metal-oxid-semiconductor) - o structură formată din două regiuni de siliciu strâns distanțate de tip n, implementat pe substratul de tip p. Pe suprafața stratului dioxid de siliciu este construit, iar pe partea de sus a acestui strat (între regiunile de tip n și ușor să le apucând) formate care acționează strat de metal localizate ca o poartă. Două regiuni de tip n menționat mai sus, numita sursă și de scurgere, sunt elemente de cuplare pentru intrare și respectiv de ieșire. Prin fereastra furnizată în dioxidul de siliciu, compuși metalici realizate cu sursa si scurgere. Suprafața îngustă a materialului canalului conectează sursa de tip n și de scurgere; în alte cazuri, canalul poate fi indus - generat de acțiunea tensiunii aplicate la poarta. Când poarta tranzistorului este alimentat cu canalul de tensiune pozitivă indus poziționat sub stratul de poarta este strat de tip p este transformată într-tip n și un semnal de curent controlat și modulat aplicat la poarta, curge de la sursa la scurgere. MOSFET consumă foarte puțină energie; are o rezistență ridicată la intrare, are un circuit de joasă scurgere de curent și un nivel de zgomot foarte redus. Deoarece poarta de oxid și siliciu formează un condensator, un astfel de dispozitiv este utilizat pe scară largă în sistemele de memorie de calculator (vezi. De mai jos). Complementaritatea sau CMOS-circuite, structura MOS sunt utilizate ca sarcini și nu consumă energie atunci când MOSFET principal este într-o stare inactivă.
Circuite integrate. siliciu cristalin foarte pur necesar pentru producerea de circuite integrate, este cultivat sub forma unui cilindru, care este apoi tăiată în plăci având o grosime a foii de hârtie. Pe fiecare placă sunt sute de IP. Apoi placa este împărțit în ICS individuale, fiecare dintre care este un cip pătrat (cip), cu o latură de 1,27 mm. IC vine într-o varietate de configurații.