Главная
Повышение функциональной гибкости интегральных схем
Интегральные схемы — тонкопленочные, толстопленочные, монолитные полупроводниковые и др. - - могут быть описаны в общем виде, но весьма точно в терминах физических свойств и размеров плоской подложки. Пусть подложка расположена в координатной плоскости х, у и пусть z — направление, перпендикулярное к плоскости подложки (рис. 12). Пусть Р означает физические свойства в любой точке подложки, причем P(z) есть функция Р в направлении z при заданных х и у, а Р у) есть функция Р в плоскости, определяемой фиксированным значением z.
Современные ИС изготавливаются путем чередования Р (г) -процессов (материалов) и Р(х, у) -процессов (конфигураций). Это обусловлено тем фактом, что использование трафаретов и шаблонов связано с двухмерными процессами и этап Р(х, y)i определяющий геометрию, как правило, выполняется перед каждым очередным Р (z) -процессом. Если бы эти процессы могли быть разделены так, чтобы большинство этапов P(z) выполнялось до этапов Р(х, у), то можно было бы заготавливать и хранить подложки — полуфабрикаты с последующим окончательным превращением их в функциональные схемы.
Современные ИС изготавливаются путем чередования Р (г) -процессов (материалов) и Р(х, у) -процессов (конфигураций). Это обусловлено тем фактом, что использование трафаретов и шаблонов связано с двухмерными процессами и этап Р(х, y)i определяющий геометрию, как правило, выполняется перед каждым очередным Р (z) -процессом. Если бы эти процессы могли быть разделены так, чтобы большинство этапов P(z) выполнялось до этапов Р(х, у), то можно было бы заготавливать и хранить подложки — полуфабрикаты с последующим окончательным превращением их в функциональные схемы.
Транзистор и резисторПервый метод (рис. 13) позволяет, например, сформировать изолированные транзистор и резистор после того, как получена многослойная полупроводниковая структура (рис. 13,а), состоящая из четырех полупроводниковых слоев, изолированных от поликристалличёской подложки слоем S.O2. Такая структура может быть получена на кремнии методом эпитаксиального выращивания. Теперь вместо серии маскировок, используемых обычно при изготовлении модуля, для получения структуры, показанной на рис. 13,6, используется единый процесс трехмерного формирования.
Диоды и конденсаторыПусть, например, имеется ячейка с сопротивлением насыщения 60 ом, сопротивлением между коллекторными контактами 120 ом и емкостью коллекторного перехода 1,5 пф. На рис. 14 представлена схема простого вентиля на 3 входа, на рис. 15 показана матрица из 24 элементов с соответствующими соединениями, обеспечивающими эту схему. Даже если каждая ячейка вместе с ее изоляцией будет занимать площадь 125X125 мк, то размеры всей схемы будут всего 0,75X0,5 мм. Однако это — только пример, и мы вполне можем рассчитывать на то, что будем иметь дело с гораздо большим числом более мелких ячеек (скажем, размером 50 мк или меньше, в зависимости от усовершенствования техУнологии). Рис. 15 иллюстрирует только принцип, однако, следуя этому принципу, можно разрабатывать более сложные схемы, включающие диоды и конденсаторы. Основным принципом является то, что для одного «эквивалентного компонента» используется всегда несколько ячеек.
Выбор конфигурации зависит в основном от той функции, которую должно выполнять изготавливаемое устройство, однако следует учитывать и возможность избыточности. Пьезоэлектрический усилительОдним из наиболее интересных приборов, основанных на использовании непрерывного взаимодействия, является пьезоэлектрический усилитель. В этом приборе дрейфующие электроны взаимодействуют с акустическими фононами пьезоэлектрического кристалла и усиление растет по мере дрейфа электронов через кристалл.
|