Особенности микросхемотехники дифференциальных усилителей

Раздел 4

Раздел 3

Толстопленочных ГИС

Тонкопленочных ГИС

Совокупность технологических операций, составляющих технологический маршрут производства тонкопленочных ГИС, включает в себя подготовку поверхности подложки, нанесение пленок на подложку и формирование конфигураций тонкопленочных элементов, монтаж и сборку навесных компонентов, защиту и герметизацию ГИС от внешних воздействий. Важное значение при создании ГИС имеют контрольные операции, а также подготовка производства: изготовление комплекта масок и фотошаблонов, контроль компонентов ГИС и исходных материалов.

Нанесение пленок на подложку ГИС осуществляется:

а) термическим испарением материалов в вакууме с конденсацией паров этих материалов на поверхность подложки;

б) ионным распылением мишеней из наносимых материалов с переносом атомов мишеней на поверхность подложки;

в) химическим осаждением пленок в результате протекания химических реакций в газовой фазе над поверхностью подложки с образованием пленкообразующего вещества с последующим его осаждением на подложку.

После очистки и отжига платы на нее наносят и вжигают с обеих сторон проводниковую пасту для формирования проводников, контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов, после чего формируют диэлектрик для конденсаторов и пересечений проводников. Верхние обкладки и пленочные перемычки изготавливают из одной пасты. Последними формируют резисторы, имеющие самую низкую температуру вжигания. После обслуживания контактных площадок производят лазерную подгонку резисторов. Заключительные сборочные операции: установка выводов, монтаж навесных компонентов и герметизация опрессовкой с использованием пластмассы, после чего производят обрезание рамки и разъединение выводов.

Дискретные элементы: транзисторы (в основном полевые), диоды, резисторы, конденсаторы, индуктивности.

Активные элементы

В качестве активных элементов интегральных микросхем используют обычно различные транзисторные структуры и диоды.

 

7.1.1. Биполярный транзистор

7.1.2. Биполярный транзистор с диодом Шоттки

7.1.3. Полевой транзистор с изолированным затвором

7.1.4. Диод

7.1.5 Бескорпусные активные элементы

Пассивные элементы

К пассивным компонентам интегральных схем относятся резисторы, конденсаторы, индуктивности и внутрисхемные соединения.

 

7.2.1. Диффузионные резисторы

7.2.2. Пленочные резисторы

7.2.3. Диффузионные конденсаторы

7.2.4. МДП-конденсаторы

7.2.5. Пленочные конденсаторы

7.2.6. Пленочные индуктивности

7.2.7. Пленочные проводники и контактные площадки

Планарная технология — совокупность технологических операций, используемая при изготовлении планарных (плоских, поверхностных) полупроводниковых приборов иинтегральных микросхем.

П. т. основывается на создании в приповерхностном слое подложки областей с разл. типами проводимости или с разными концентрациями примеси одного вида, в совокупности образующих структуру полупроводникового прибора или интегральной схемы. Преимуществ. распространение в качестве полупроводникового материала для подложек в П. т. получил монокристаллич. Si. В ряде случаев используют сапфир, на пов-сть к-рого наращивают гетероэпитак-сиальный слой (см. Эпитаксия )кремния п- или p-типа проводимости толщиной ок. 1 мкм. Области структур создаются локальным введением в подложку примесей (посредством диффузии из газовой фазы или ионной имплантации), осуществляемым через маску (обычно из пленки SiO₂), формируемую при помощи фотолитографии. Последовательно проводя процессы окисления (создание пленки SiO₂), фотолитографии (образование маски) и введения примесей, можно получить легир. область любой требуемой конфигурации, а также внутри области с одним типом проводимости (уровнем концентрации примеси) создать др. область с др. типом проводимости. Наличие на одной стороне пластины выходов всех областей позволяет осуществить их коммутацию в соответствии с заданной схемой при помощи пленочных металлич. проводников, формируемых также с помощью методов фотолитографии.

П. т. обеспечивает возможность одноврем. изготовления в едином технол. процессе большого числа (до неск. сотен и даже тысяч) идентичных дискретных полупроводниковых приборов или интегральных схем на одной пластине. Групповая обработка обеспечивает хорошую воспроизводимость параметров приборов и высокую производительность при сравнительно низкой стоимости изделий.

 

 

Полупроводниковые интегральные микросхемы - это интегральные микросхемы, все пассивные и активные элементы которых изготовлены в одной пластинке полупроводника (монокристалле кремния). Большую часть пластинки по толщине составляет подложка, и только в тонком приповерхностном слое находятся элементы схемы и соединения между ними, созданные методом диффузионно-планарной технологии. Такая технология позволяет создать в пластинке полупроводника (кремния) области с разным типом проводимости, а также соединения этих областей с металлическими контактами. Области с разным типом проводимости образуют переходы, выполняющие функции резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов. Кстати, в некоторых полупроводниковых интегральных микросхемах применяетсясветодиодная подсветка.
Тип проводимости определяется концентрацией примеси. Избыток доноров дает область с проводимостью типа п, избыток акцепторов — область с проводимостью типа р. Процесс изменения типа проводимости путем добавления примесей называется компенсацией.

Ана́логовая интегра́льная (микро)схе́ма (АИС, АИМС) — ИМС, входные и выходные сигналы которой изменяются по закону непрерывной функции (т.е. являются аналоговыми сигналами).

Аналоговые микросхемы можно разделить на две группы. Первую составляют микросхемы универсального назначения: матрицы согласованных резисторов, диодов, транзисторов и т. д. Сюда также относятся интегральные операционные усилители (ОУ), появление которых является важнейшим достижением аналоговой микроэлектроники. Во вторую группу входят специализированные аналоговые микросхемы, выполняющие некоторые определенные функции, например, фильтрации, компрессию, перемножение аналоговых сигналов.

Дифференциальный усилитель (ДУ) является основным узлом важнейшего элемента аналоговой интегральной электроники – операционного усилителя (ОУ). Он состоит из двух одинаковых (симметричных) плеч, каждое из которых содержит транзистор и резистор. Выходным напряжением является разность коллекторных потенциалов, а входным – разность базовых потенциалов.

В общую эмиттерную цепь включен источник тока I₀ (генератор тока). Он обеспечивает постоянство суммы I_э1 + I_э2 = I₀ = const и стабильность рабочей точки токов I_э0 и напряжений U_к0.