Интегральные схемы

Интегральные схемы (ИС) изготавливаются на одном кристалле кремния, обычно называемом подложкой. В одной ИС некоторые из вышеупомянутых элементов могут быть скомбинированы таким образом, чтобы выполнять различные задачи, например: коммутацию, усиление или логические функции. Фактически, компоненты, требуемые для указанных задач, могут быть выполнены непосредственно на том же кристалле. Огромное преимущество такой технологии даже не в размерах ИС, а в скорости, с которой их можно заставить функционировать по причине кратчайших расстояний между компонентами. Типичные рабочие частоты ИС свыше 1 МГЦ.

Процесс создания ИС протекает в четыре основные стадии:

1. Первая из этих стадий — окисление кремниевой подложки в потоке кислорода при высокой температуре. Образуемая пленка окиси — великолепный изолятор.
2. Следующая стадия процесса — фототравление, в котором часть окисной пленки удаляется. Предварительно кремниевая подложка покрывается слоем материала называемого фоторезистом, который под воздействием света становится твердым. Затем на пластину накладывается фототрафарет, на котором нанесена необходимая структура. Далее пластина протравливается в кислоте, чтобы убрать окисел с поверхности кремния на тех участках, которые не были защищены от воздействия света.
3. Следующая стадия — процесс диффузии, при котором кристаллическая подложка нагревается в атмосфере примесей бора или фосфора (или подобных), что создает условия для возникновения областей кремния с p- и n-типом примесей.
4. Финальная стадия — этитаксия, которая названа так потому, что происходит наращивание кристалла. Новые слои кремния становятся зонами р- и n-проводимости.

Подобным образом можно сформировать резисторы и конденсаторы с малыми значениями емкости. Но невозможно сформировать на кристалле какую-либо практически пригодную индуктивность. На рисунке показан примерный внешний вид «корпуса», в котором монтируется готовый кристалл ИС.

Рис. Типичный корпус ИС

Диапазон и типы доступных сегодня ИС столь огромны, что ИС присутствуют почти в любом блоке. Уровень и интеграции кристаллов в наши дни достиг, а во многих случаях и превзошел, уровень больших интегральных схем (БИС). Этот термин означает, что на одном кристалле может быть размещено более 100 000 активных элементов. Развитие этой сферы технологий столь стремительно, что электроника теперь занимается главным образом выбором топологии ИС, а дискретные компоненты используются при окончательном монтаже или в мощных выходных каскадах.