Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf

образом включенный транзистор. Перед диффузией каждого вида примеси вытравливают часть поверхности защитного слоя (окно) S i 0 2 фотолитографическими ме-

') Такой процесс образования слоев с проводимостью опреде­ ленного типа называется эпитаксией.

72

тодами. Для этого слой S i 0 2 покрывается равномерно слоем материала, называемого фоторезистом, поверх ко­ торого накладывается стеклянная контактная .маска (фо­ тошаблон) определенной конфигурации. В процессе экс­ позиции и облучения ультрафиолетовым лучом происхо­ дит полимеризация слоя фоторезиста. Под действием проявителя фоторезист удаляется только с неэкспониро­

проведения диффузии является удаление фоторезиста органическим растворителем. После введения (диффу­ зии) примесей определенного вида, например акцептор­

ся эмиттеры транзисторов. Применяемая в этом случае маска имеет меньшие окна (рис. 2.26г). Рассматривае­ мая технология, при которой формированию каждого элемента схемы предшествует вскрытие защитного слоя

границы р-я-перехода, или наносимые поверх блоя дву­ окиси кремния пленки из резистивного материала. После окончания всех процессов диффузии на поверхности пла­

пластины покрывается алюминиевой пленкой, которая в

сколько сотен интегральных схем. Для формирования одной инте­ гральной схемы используется примерно 1 мвдг площади креммиевой пластины.

73

графическим методом алюминий удаляется со всех участ­ ков, где он <не'нужен (рис. 2.265) ' ) .

Для соединения схемы на пластине с выходными кон­ тактами элемента к контактным площадкам пластины привариваются тонкие золотые проводочки.

По своим электрическим параметрам (быстродейст­ вию, надежности, потреблению электроэнергии), а также по габаритам и стоимости системы интегральных элемен­ тов превосходят системы элементов на дискретных ком­ понентах и микромодули. Это обусловлено их малыми габаритами, короткими выводами, значительно меньшим числом паек и более широкими возможностями автома­ тизации процесса производства.

Если сравнивать гибридные и монолитные интеграль­ ные схемы, то при мелкосерийном производстве первые получаются дешевле, поскольку не требуют изготовления дорогостоящих масок. Однако при крупносерийном про­ изводстве они становятся менее выгодными из-за того, что в технологический процесс входит ручная сборка. По плотности упаковки, т. е. по числу интегрируемых эле­ ментов на единицу площади, и по надежности преиму­ щество на стороне твердых интегральных схем. Таким образом, из всех систем как логических, так и линейных элементов наиболее перспективными являются твердые интегральные схемы. Однако увеличение выпуска твер­ дых интегральных схем и снижение их стоимости тесным образом связаны с решением задачи увеличения процен­ та выхода годных структур с одной кремниевой плас­ тины.

Так как рассмотренные выше операции по изготовле­ нию интегральных схем аналогичны технологическим операциям, используемым для изготовления кремниевых транзисторов, а достигнутый к настоящему времени про­

пластинки процент выхода годных интегральных схем и их надежность будут такими же, как и для транзисторов [3]. (Доведение надежности твердых интегральных схем, содержащих 20—40 компонентов, до надежности тран­ зистора при прочих равных условиях более чем на поря­ док повышает надежность аппаратуры.)

') В целях упрощения описания процесса изготовления твердых интегральных схем была опущена операция травления, с помощью которой достигается изоляция различных компонентов друг от друга.

74

напряжений. Ко второй группе относятся параметры, оп­ ределяющие эксплуатационные характеристики устрой­ ства. Это — надежность, потребляемая мощность, объем, масса, устойчивость к механическим и климатическим воздействиям и, наконец, стоимость.

Рассмотрим основные из перечисленных параметров. Быстродействие характеризует динамические свойств ва логической схемы и оценивается временем задержки

и временем нарастания (спада) выходного сигнала. Для определения временных характеристик интегральных твердых схем рассмотрим выходной сигнал (рис. 2.27), который одновременно является входным сигналом по­ следующей схемы. Примем следующие условные обозна-

') Т Л П Т применяются только Б интегральном исполнении.

75

тельность фронта выходного сигнала, формируемая при переходе схемы из состояния 1 в состояние 0; — дли ­ тельность фронта выходного сигнала, формируемая при

между моментом достижения входным сигналом уровня

определяются временем изменения выходного сигнала от UB до Un или от Un до UB соответственно.

Современные интегральные твердые схемы рассчиты­ ваются таким образом, чтобы при каскадном включении параметры выходного импульса практически не зависели от числа последовательно включенных схем и от пара­ метров входного сигнала, т. е. чтобы обеспечивалась ре­ генерация входного сигнала логической схемой. В зави­ симости от быстродействия интегральные твердые схемы делятся на низкоакоростные i(/3 cp^50 не), среднеакоро-

тимым напряжением, наводимым на входе схемы вслед­ ствие емкостных и индуктивных связей, а также по це­ пям питания и земле, гарантирующим нормальную ра­ боту схемы. Однако сравнивать различные схемы по аб­ солютному значению помехоустойчивости, выраженному

76