Интегральные схемы и рождение микроэлектроники Зарождение микроэлектроники • Микроэлектроника является продолжением развития полупроводниковой электроники, начало которой было положено 7 мая 1895 года, когда полупроводниковые свойства твердого тела были использованы А.С.Поповым для регистрации электромагнитных волн. • Дальнейшее развитие полупроводниковой электроники связанно с разработкой в 1948 году точечного транзистора (американские ученые Шокли, Бардин, Браттейн). • в 1950 году - плоскостного биполярного транзистора, а в 1952 году полевого (униполярного) транзистора. Наряду с транзисторами были разработаны и стали широко использоваться другие различные виды полупроводниковых приборов: диоды различных классов и типов, варисторы, варикапы, тиристоры, оптоэлектронные приборы (светоизлучающие диоды, фотодиоды, фототранзисторы, оптроны, светодиодные и фотодиодные матрицы). • в 1952 году полевого (униполярного) транзистора. Наряду с транзисторами были разработаны и стали широко использоваться другие различные виды полупроводниковых приборов: диоды различных классов и типов, варисторы, варикапы, тиристоры, оптоэлектронные приборы (светоизлучающие диоды, фотодиоды, фототранзисторы, оптроны, светодиодные и фотодиодные матрицы). Этапы развития микроэлектроники • Первый этап, относящийся к первой половине 60-х годов, характеризуется степенью интеграции ИС до 100 элементов / кристалл и минимальным размером элементов порядка 10 мкм. • Второй этап, относящийся ко второй половине 60-х годов и первой половине 70-х годов, характеризуется степенью интеграции ИС от 100 до 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 2 мкм. • Третий этап, начавшийся во второй половине 70-х годов, характеризуется степенью интеграции более 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 1 мкм. • • Четвертый этап, характеризуется разработкой сверхбольших ИС со степенью интеграции более 10000 элементов/кристалл и размерами элементов 0,1 - 0,2 мкм. Пятый, современный, этап характеризуется широким использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, разработанных на базе больших и сверхбольших ИС. 1) По конструктивному исполнению ИМС делят на корпусные и бескорпусные. Классификация интегральных микросхем 2) По конструктивнотехнологическому признаку различают полупроводниковые, гибридные и прочие (пленочные, керамические и т.д.) ИМС. • Полупроводниковая ИМС – это микросхема, элементы который выполнены в приповерхностном слое полупроводниковой подложки. Эти ИС составляют основу современной микроэлектроники. Пленочная ИМС • Пленочная ИМС – это микросхема, элементы которой выполнены в виде разного рода пленок, нанесенных на поверхность диэлектрической подложки. Поскольку до сих пор никакая комбинация напыленных пленок не позволяет получить активные элементы типа транзисторов, пленочные ИМС содержат только пассивные элементы. Гибридная ИС • Гибридная ИС (ГИС) – это микросхема, которая представляет собой комбинацию пленочных пассивных элементов и активных компонентов, расположенных на общей диэлектрической подложке. Дискретные компоненты, входящие в состав ГИС, называют навесными. Совмещенная ИС • Совмещенная ИС – это микросхема, у которой активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводникового кристалла, а пассивные нанесены в виде пленок на предварительно изолированную поверхность того же кристалла. Необходимость создания совмещенных микросхем вызвана тем, что тонкопленочные резисторы по сравнению с полупроводниковыми обладают более высокими номиналами сопротивлений и точностью изготовления, меньшими величинами паразитных параметров, низким термическим коэффициентом сопротивления, а тонкопленочные конденсаторы, в отличие от полупроводниковых, могут работать при любой полярности. ИМС разделяються По функциональному назначению все ИМС делятся на два класса: цифровые и аналоговые. Цифровые интегральные микросхемы (ЦИМС) предназначены для обработки информации, представленной в виде цифровых кодов. Характерной особенностью ЦИМС является то, что в виде цифровых кодов представлены и входные, и выходные сигналы. ЦИМС классифицируются по функциональному назначению, по способу представления двоичной информации, по типу логики, по электрическим, эксплуатационным и экономическим параметрам, по степени интеграции. Аналоговые интегральные микросхемы (АИМС) предназначены для обработки электрических сигналов, изменяющихся по законам непрерывных функций (аналоговых сигналов). Аналоговые сигналы представляют собой физические величины (напряжение, ток, частота колебаний и т.д.), мера которых отображает(кодирует) информацию. В зависимости от выполняемой функции аналоговые ИМС подразделяются на следующие классы: операционные усилители, инструментальные ИМС, радиочастотные ИМС, силовые ИМС. Понятия • Электроника – это область науки, техники и производства, охватывающая исследование и разработку электронных приборов и принципов их использования. • Микроэлектроника – это раздел электроники, охватывающий исследования и разработку качественно нового типа электронных приборов – интегральных микросхем – и принципов их применения. • Интегральная микросхема (ИМС) - совокупность большого количества взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и т.п.), изготовленная в едином технологическом цикле (т.е. одновременно), на одной и той же несущей конструкции – подложке – и выполняющая определенную функцию преобразования информации. • Элемент – это часть ИМС, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента (транзистора, диода, резистора, конденсатора, катушки индуктивности), которая не может быть выделена как самостоятельное изделие. • Компонент – это часть ИМС, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая может быть выделена как самостоятельное изделие. Компоненты изготавливаются отдельно от ИМС и устанавливаются на подложку при изготовлении ИМС.
