Полупроводниковая технология

Особенности полупроводниковых ИС следующие [5] Стоимость элементов микросхемы в значительной степени определяется площадью, занимаемой ими иа полупроводниковой пластине Таким образом, стоимость транзистора оказы­вается приблизительно равной стоимости диода, которая, в свою очередь, при­мерно соответствует стоимости резистора с номиналом 4 кОм при допуске ±30% или с номиналом 1 кОм при допуске ±20%. Номиналы элементов, имеющих дискретные прототипы, ограничены. Практически нецелесообразно использовать для массовых ИС «чистые» резисторы с номиналами свыше 50 кОм Конденса­торы с емкостью, превышающей несколько сотен пикофарад, приходится при­менять в виде отдельных навесных элементов Желаемые номиналы резисторов не могут иметь малые допуски, хотя отношение сопротивлений одинаковых по форме резисторов иа одной пластине можно выдерживать довольно точно

(1...2%), причем их температурная зависимость будет одинакова. Все элементы полупроводниковой структуры связаны между собой паразитными емкостями и проводимостями, что обусловлено плотной упаковкой н несовершенством ме­тодов изоляции элементов.

Преимущества полупроводниковых ИС перед гибридными таковы:

более высокая надежность вследствие меньшего числа контактных соедине­ний, ограниченного количества используемых материалов, а также из-за того, что полупроводниковую ИС можно изготовить только из монокристаллической, сверхчистой, полупроводниковой структуры;

большая механическая прочность благодаря меньшим (примерно на поря­док) размерам элементов;

меньшая себестоимость изготовления полупроводниковых ИС вследствие бо­лее эффективного использования преимуществ групповой технологии.

В полупроводниковых ИС в качестве активных элементов могут использо­ваться биполярные и униполярные (полевые) интегральные структуры. Полу­проводниковые ИС (особенно цифровые) с биполярными транзисторами отли­чаются более высоким импульсным быстродействием (или рабочей частотой). Полупроводниковые цифровые ИС с униполярными транзисторами со структу. рой МОП отличаются наиболее высокой плотностью упаковки элементов и наи­меньшей стоимостью изготовления.

Цифровые ИС со структурой КМОП очень экономичны по потребляемой мощности. Аналоговые ИС с полевыми приборами имеют большое входное со­противление (более 109 Ом). Технология униполярных транзисторов позволяет добиваться лучших шумовых характеристик. Биполярные транзисторы увели­чивают стабильность работы схем в широком диапазоне температур, позволяют реализовать наибольшее быстродействие н создать схемы с лучшей нагрузочной способностью. Биполярные структуры более устойчивы к электрическим нагруз­кам Перспективны биполярные цифровые структуры И2Л, конкурентоспособ­ные с КМОП по экономичности и плотности упаковки элементов

Следует заметить, что возможности униполярных структур пока раскрыты далеко не полностью (особенно они хороши для перспективных радиочастотных приборов и операционных усилителей).

Ввиду сложности оборудования и жестких требований к условиям произ­водства полупроводниковых ИС изготовление их становится экономически целе­сообразным только при массовом производстве (миллионы штук в год на одном комплекте оборудования). Поэтому по полупроводниковой технологии целесо­образно изготавливать: цифровые ИС и ИС для реализации стандартных ана­логовых функций, а также высоконадежные микросхемы для построения аппа­ратуры с наивысшей плотностью упаковки.