Интегральная схема

интегральная микросхема, микроминиатюрное электронное устройство, все или часть элементов которого нераздельно связаны конструктивно и соединены между собой электрически. Различают 2 основных типа И. С. Полупроводниковые (ПП) и плёночные. ПП И. С. (рис. 1) изготавливают из особо чистых ПП материалов (обычно кремний, германий), в которых перестраивают саму решётку кристаллов так, что отдельные области кристалла становятся элементами сложной схемы. Маленькая пластинка из кристаллического материала размерами Интегральная схема1 мм2 превращается в сложнейший электронный прибор, эквивалентный радиотехническому блоку из 50—100 и более обычных деталей. Он способен усиливать или генерировать сигналы и выполнять многие другие радиотехнические функции.

Технология изготовления ПП И. С. Обеспечивает одновременную групповую обработку сразу большого количества схем. Это определяет в значительной степени идентичность схем по характеристикам. ПП И. С. Имеют высокую надёжность за счёт использования планарного процесса (См. Планарный процесс) изготовления и значительного сокращения числа микросоединений элементов в процессе создания схем. ПП И. С. Развиваются в направлении всё большей концентрации элементов в одном и том же объёме ПП кристалла, т. Е. В направлении повышения степени интеграции И. С. Разработаны И. С., содержащие в одном кристалле сотни и тысячи элементов. В этом случае И. С. Превращается в большую интегральную систему (БИС), которую невозможно разрабатывать и изготовлять без использования электронных вычислительных машин (См.

Электронная вычислительная машина) высокой производительности. Плёночные И. С. Создаются путём осаждения при низком давлении (порядка 1․10-5 мм рт. Ст.) различных материалов в виде тонких (толщиною < 1 мкм) или толстых (толщиной > 1 мкм) плёнок на нагретую до определённой температуры полированную подложку (обычно из керамики). В качестве материалов применяют алюминий, золото, титан, нихром, окись тантала, моноокись кремния, титанат бария, окись олова и др. Для получения И. С. С определёнными функциями создаются тонкоплёночные многослойные структуры осаждением на подложку через различные маски (трафареты) материалов с необходимыми свойствами. В таких структурах один из слоев содержит микрорезисторы, другой — микроконденсаторы, несколько следующих — соединительные проводники тока и другие элементы.

Все элементы в слоях имеют между собой связи, характерные для конкретных радиотехнических устройств. Плёночные элементы распространены в гибридных И. С. (рис. 2). В этих схемах на подложку сначала наносятся в виде тонких или толстых плёнок пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, проводники тока), а затем с помощью микроманипуляторов монтируют активные элементы — бескорпусные ПП микроэлементы (транзисторы и диоды). По своим конструктивным и электрическим характеристикам ПП и гибридные И. С. Дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же радиоэлектронных комплексах. В целях защиты от внешних воздействий И. С. Выпускают в защитных корпусах (рис. 3). По количеству элементов различают И. С. 1-й степени интеграции (до 10 элементов), 2-й степени интеграции (от 10 до 100) и т.

Д. Размеры отдельных элементов И. С. Очень малы (порядка 0,5—10 мкм) и подчас соизмеримы с размерами пылинок (1—100 мкм). Поэтому производство И. С. Осуществляется в особо чистых условиях. О технологических процессах изготовления И. С. См. В ст. Микроэлектроника. Создание И. С. Развивается по нескольким направлениям. Гибридные И. С. С дискретными активными элементами. ПП И. С., выполненные в монолитном блоке ПП материала. Совмещенные И. С., в которых активные элементы выполнены в монолитном блоке ПП материала, а пассивные элементы нанесены в виде тонких плёнок. Плёночные И. С., в которых активные и пассивные элементы нанесены на подложку в виде тонких плёнок. О применении И. С. См. В ст. Интегральная электроника. Лит. Колосов Д. А., Горбунов Ю. И., Наумов Ю.

Е., Полупроводниковые твердые схемы, М., 1965. Интегральные схемы. Принципы конструирования и производства, пер, с англ., под ред. А. А. Колосова, М., 1968. Интегральные схемы. Основы проектирования и технологии, пер. С англ., под ред. К. И. Мартюшова, М., 1970. И. Е. Ефимов. Рис. 1. Поперечное сечение и электрическая схема полупроводниковой интегральной схемы. На рис. Сгущенными точками показаны слои проводников тока из алюминия. Разреженными точками показаны слои полупроводника из двуокиси кремния. Косыми линиями показаны слои кремния с проводимостью n, с повышенной проводимостью n+ и р — типов. Участок полупроводника (подложка )с проводимостью р — типа а образует конденсатор б, транзистор в, резистор г. Цифрами отмечены участки интегральной схемы, соответственно обозначенные на электрической схеме.

Рис. 2. Поперечное сечение и электрическая схема гибридной интегральной схемы. На рис. Разреженными точками показаны слои полупроводника из окиси кремния. Вертикальными разреженными линиями показан слой хрома. Вертикальными сгущенными линиями показан слой из хромистого никеля (NiCr). Горизонтальными линиями показаны слои проводников тока из золота или серебра. На керамической подложке а выполнены конденсатор б, транзистор в, резистор г. Цифрами отмечены участки интегральной схемы, соответственно обозначенные на электрической схеме..