Integrinių grandynų gamybos technologijos vystymasis

Integrinių grandynų projektavimo ypatumai. Integriniai grandynai su jungtiniais MOP tranzistoriais. Pasyvieji MOP grandynų elementai. Pasyvieji MOP grandynų komponentai. Didelės integracijos loginių grandynų topologijos. Mikroschemos lusto topologija. MOP integrinių grandynų darinių sudarymas. Dvipoliai integriniai grandynai. Bi-KMOP integriniai grandynai. Brokas gaminant integrinius grandynus.

Atsižvelgiant į funkcinę paskirtį integriniai grandynai skirstomi į šias grupes: skaitmeninius, analoginius ir analoginius-skaitmeninius.
Didžiausią dalį visų integrinių grandynų sudaro skaitmeniniai grandynai. Skaitmeniniai, arba loginiai, grandynai turi keletą pranašumų: 1) galima sudaryti didelės integracijos silicio grandyną iš vieno ar dviejų tipų loginių elementų; 2) galima sukurti schemas ir sistemas su universaliomis funkcijomis; 3) paprasta įsiminti skaitmeninį signalą. Taigi mikroelektroninių grandynų projektavimas daugiausia yra orientuotas į skaitmeninių grandynų projektavimą.
Pagrindiniai puslaidininkiniai dariniai, realizuojami superdidelės integracijos grandynuose (SDIG), yra dvipoliai ir MOP tranzistoriai. Dvipoliai integriniai grandynai pasižymi ne tik didele sparta, bet ir didele suvartojama galia. Tokių grandynų gamybos procesas gana sudėtingas ir reikalauja didelio kristalo ploto. MOP grandynai šiuo atžvilgiu yra jų priešingybė: maža suvartojama galia, labai didelė elementų integracija, paprastesnė gamybos technologija, o veikimo sparta artima dvipoliams. Būtent todėl SDIG dažniausiai naudojami MOP tranzistoriai.
Pagal projektavimo būdą SDIG yra skirstomi į: užsakomuosius, pusiau užsakomuosius ir programuojamąsias logines matricas.
MOP IG - tai vienpoliai integriniai grandynai, kurių tranzistorių veikimas pagrįstas lauko efektu (angį. MOS IC - metai oxide semiconductor integrated circuit). Srovę lauko tranzistoriuje sukuria specialiai suformuoto kanalo pagrindiniai krūvininkai - elektronai arba skylės. Pagal tranzistorių konstrukciją ir gamybos technologiją MOP IG skirstomi į tris pagrindines grupes: p kanalo - pMOP (angį. -PMOS), n kanalo - «MOP (angį. - NMOS) ir grandynai su jungtiniais MOP tranzistoriais - KMOP IG, kai viename kristale yra MOP tranzistoriai su p ir su n kanalu (angį. complementary MOSFET-CMOS IC). Dar išskiriamos MOP tranzistorinių grandynų technologijos su metalizuotomis ir polikristalinio silicio užtūromis. Šiuo metu daugiau paplitę nMOP ir KMOP technologijos su polikristalinio silicio užtūromis.
Silicio IG MOP tranzistoriai būna su indukuotuoju ir sudarytuoju kanalu. Tranzistoriuose su indukuotuoju kanalu, didėjant užtūros įtampai, krūvininkų koncentracija kanale ir jo laidumas didėja. MOP tranzistoriuose su sudarytuoju n arba p laidumo kanalu, priklausomai nuo užtūros įtampos, krūvininkų koncentracija kanale gali didėti arba mažėti, t. y. gali būti praturtintoji arba nuskurdintoji tranzistorių veika.
MOP tranzistorių įėjimo varža gerokai didesnė už dvipolių tranzistorių įėjimo varžą ir siekia 1012-1015Q.
Pagal planariąją MOP darinių technologiją gaminami vienpoliai tranzistoriai gali būti su valdančiąja p-n sandūra, metalo-puslaidininkio sandūra ir su dielektriku izoliuotąja užtūra. Integriniuose grandynuose dažniausiai naudojami vienpoliai tranzistoriai su indukuotuoju kanalu ir izoliuotąja užtūra. Pažymėtina, kad raMOP ir pMOP IG tranzistoriai izoliuoti vienas nuo kito priešpriešiais įjungtomis p-n sandūromis, todėl čia nebūtina papildomai sudaryti tarpelementinės elektrinės izoliacijos sričių. MOP tranzistorių plotas apie 5-6 kartus mažesnis už dvipolio tranzistoriaus plotą. MOP IG vartojama galia yra dešimt ir daugiau kartų mažesnė už dvipolių. Kadangi per MOP tranzistorių teka mažesnės srovės, jiems sujungti dažniausiai naudojami n+ sluoksniai. Tokiu būdu galima išvengti kelių metalizacijos sluoksnių ir sumažinti technologinių procesų tarpelementinių sujungimų sudarymui skaičių. Pažymėtina tai, kad kartu su MOP tranzistorių dariniais sudaromi ir kitų schemos elementų dariniai. Didelės varžos rezistoriams panaudojami MOP tranzistorių dariniai, kurie užima gerokai mažesnį plotą nei difuziniai rezistoriai. MOP kondensatoriai sudaromi iš metalinio užtūros sluoksnio, plono oksido ir n tipo laidumo pagrindo. Kadangi MOP IG tranzistorių darbinės įtampos yra palyginti didelės (daugiau kaip vienas voltas), tai šie grandynai atsparesni triukšmams ir gali patikimai dirbti plačiame temperatūrų diapazone.
Pagrindinis MOP IG trūkumas, palyginti su dvipoliais IG - mažesnis darbo greitis ir mažesnė stiprinimo koeficiento ir dažnių juostos pločio sandauga. ...