Общие сведения. С момента изобретения транзисторов все электронные приборы и преобразователи конструировали примерно так же

С момента изобретения транзисторов все электронные приборы и преобразователи конструировали примерно так же, как и ламповые устройства. Транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности и тому подобные радиоэлектронные элементы с помощью определенных приемов сборки компоновались в законченные узлы. При этом многолетний опыт показал, что даже при использовании самых миниатюрных радиоэлектронных элементов достигнуть плотности монтажа выше двух элементов в 1 см³ не представляется возможным.

В последние годы, однако, получила повсеместное распространение другая технология изготовления функциональных элементов электронных приборов и преобразователей: усилителей, триггеров, переключателей, одновибраторов и т. д. При этой технологии как сами процессы изготовления входящих в функциональный элемент транзисторов, резисторов, диодов и т. д., так и операции их соединения в законченную электронную схему совмещаются. Эта технология получила название интегральной, а изготавливаемые с ее помощью законченные функциональные элементы — интегральных микросхем (ИС). Приставкой «микро» подчеркнули существо интегральной технологии — высокий уровень миниатюризации аппаратуры, при которой плотность монтажа элементов внутри ИС может достигать более 10000 элементов в 1 см³. Это позволило по-новому конструировать радиоэлектронную аппаратуру. Заметим, что для создания устройства с вычислительными возможностями обычного микрокалькулятора в середине 40-х годов нашего столетия, когда использовались электронные лампы, потребовался бы объем трамвайного вагона.

Основная часть выпускаемых промышленностью ИС носит название полупроводниковых. Все внутренние элементы таких ИС, включая и межэлементные соединения, выполняются в едином тех­нологическом цикле на поверхности и в объеме полупроводника. По этой причине законченную ИС, предназначенную для использования в качестве самостоятельного элемента, часто называют кристаллом.

Полупроводниковые ИС получают следующим образом. Берут тонкую (толщиной до 0,4 мм) кремниевую пластинку, именуемую подложкой, и наращивают на нее так называемый эпитаксиальный слой. Подложка и эпитаксиальный слой имеют разные типы проводимости. Затем с помощью высокой температуры пластинку подвергают окислению до образования на поверхности эпитаксиального слоя изолирующей пленки. На эту пленку наносят светочувствительный слой — фоторезист. Далее на фоторезист проецируют требуемый рисунок (подобно тому, как это делается в обычной фотопечати). Рисунок проявляют до образования окон в слое фоторезиста, через которые производят травление пленки двуокиси кремния. Отверстия в пленке используют затем для диффузии примесей различного типа проводимости в эпитаксиальном слое.

В результате последовательного проведения требуемого числа циклов окисления, фотолитографии (т.е. проецирования рисунка на фоторезист с последующим его травлением) и диффузии в эпитаксиальном слое образуются участки со свойствами транзисторов, резисторов, диодов и конденсаторов. Эти участки и их совокупности образуют отдельные компоненты ИС. Соединения между компонентами осуществляют напылением материала с высокой электропро­водностью (например, алюминия) на подложку. Затем этот материал подвергается фотолитографическому травлению до образования проводящих дорожек.