Інтегральна схема
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Інтегральна схема

Інтегральна схема, інтегральна мікросхема, мікромініатюрноє електронний пристрій, все або частина елементів якого неокремо зв'язані конструктивно і сполучені між собою електрично. Розрізняють 2 основних типа І. с.: напівпровідникові (ПП) і плівкові.

  ПП І. с. ( мал. 1 ) виготовляють з особливо чистих матеріалів (зазвичай кремній, германій) ПП, в яких перебудовують самі грати кристалів так, що окремі області кристала стають елементами складної схеми. Маленька пластинка з кристалічного матеріалу розмірами ~1 мм 2 перетворюється на складний електронний прилад, еквівалентний радіотехнічному блоку з 50—100 і звичайніших деталей. Він здатний підсилювати або генерувати сигнали і виконувати багато інших радіотехнічних функцій.

загрузка...

  Технологія виготовлення ПП І. с. забезпечує одночасну групову обробку відразу великої кількості схем. Це визначає в значній мірі ідентичність схем по характеристиках. ПП І. с. мають високу надійність за рахунок використання планарного процесу виготовлення і значного скорочення числа мікроз'єднань елементів в процесі створення схем.

  ПП І. с. розвиваються у напрямі все більшій концентрації елементів в одному і тому ж об'ємі ПП кристала, тобто у напрямі підвищення міри інтеграції І. с. Розроблені І. с., сотні, що містять в одному кристалі, і тисячі елементів. В этом випадку І. с. перетворюється на велику інтегральну систему (БІС), яку неможливо розробляти і виготовляти без використання електронних обчислювальних машин високої продуктивності.

  Плівкові І. с. створюються шляхом осадження при низькому тиску (порядку 1×10 -5 мм рт. ст. ) різних матеріалів у вигляді тонких (завтовшки < 1 мкм ) або товстих (завтовшки > 1 мкм ) плівок на нагріту до певної температури поліровану підкладку (зазвичай з кераміки). Як матеріали застосовують алюміній, золото, титан, ніхром, окисел танталу, моноокисел кремнію, титанат барії, окисел олова і ін. Для здобуття І. с. з певними функціями створюються тонкоплівкові багатошарові структури осадженням на підкладку через різні маски (трафарети) матеріалів з необхідними властивостями. У таких структурах один з шарів містить мікрорезистори, інший — мікроконденсатори, декілька наступних — сполучні провідники струму і інші елементи. Всі елементи в шарах мають між собою зв'язки, характерні для конкретних радіотехнічних пристроїв.

  Плівкові елементи поширені в гібридних І. с. ( мал. 2 ). У цих схемах на підкладку спочатку наносяться у вигляді тонких або товстих плівок пасивні елементи (резистори, конденсатори, провідники струму), а потім за допомогою мікроманіпуляторів вмонтовують активні елементи — безкорпусні мікроелементи ПП (транзистори і діоди).

  По своїх конструктивних і електричних характеристиках ПП і гібридні І. с. доповнюють один одного і можуть одночасно застосовуватися в одних і тих же радіоелектронних комплексах. В цілях захисту від зовнішніх дій І. с. випускають в захисних корпусах ( мал. 3 ). По кількості елементів розрізняють І. с.: 1-ої міри інтеграції (до 10 елементів), 2-ій мірі інтеграції (від 10 до 100) і так далі

  Розміри окремих елементів І. с. дуже малі (порядка 0,5—10 мкм ) і часом соїзмеріми з розмірами порошинок (1—100 мкм ). Тому виробництво І. с. здійснюється в особливо чистих умовах. Про технологічні процеси виготовлення І. с. див.(дивися) в ст. Мікроелектроніка .

  Створення І. с. розвивається по декількох напрямах: гібридні І. с. з дискретними активними елементами; ПП І. с., виконані в монолітному блоці ПП матеріалу; поєднані І. с., в яких активні елементи виконані в монолітному блоці ПП матеріалу, а пасивні елементи нанесені у вигляді тонких плівок; плівкові І. с., в яких активні і пасивні елементи нанесені на підкладку у вигляді тонких плівок. Про вживання І. с. див.(дивися) в ст. Інтегральна електроніка .

 

  Літ.: Колосов Д. А., Горбанів Ю. І., Наумов Ю. Е., Напівпровідникові тверді схеми, М., 1965; Інтегральні схеми. Принципи конструювання і виробництва, пер, з англ.(англійський), під ред. А. А. Колосова, М., 1968; Інтегральні схеми. Основи проектування і технології, пер.(переведення) з англ.(англійський), під ред. До. І. Мартюшова, М., 1970.

  І. Е. Ефімов.

Мал. 1. Поперечний перетин і електрична схема напівпровідникової інтегральної схеми. На мал.(малюнок) крапками, що згущують, показані шари провідників струму з алюмінію; розрідженими крапками показані шари напівпровідника з двоокису кремнію; косими лініями показані шари кремнію з провідністю n, з підвищеною провідністю n+ і р — типів: ділянка напівпровідника (підкладка ) з провідністю р — типа а утворює конденсатор би, транзистор в, резистор г; цифрами відмічені ділянки інтегральної схеми, відповідно позначені на електричній схемі.

Мал. 2. Поперечний перетин і електрична схема гібридної інтегральної схеми. На мал.(малюнок) розрідженими крапками показані шари напівпровідника з окислу кремнію; вертикальними розрідженими лініями показаний шар хрому; вертикальними лініями, що згущують, показаний шар з хромистого нікелю (Nicr); горизонтальними лініями показані шари провідників струму із золота або срібла; на керамічній підкладці а виконані конденсатор би , транзистор в , резистор г ; цифрами відмічені ділянки інтегральної схеми, відповідно позначені на електричній схемі.