Bài giảng Công nghệ vi điện tử

1.1 Các mạch tích hợp

Các mạch tích hợp (IC) là các mạch điện tử được chế tạo bởi việc tạo ra một cách đồng thời các phần tử riêng lẻ như transistor, diodes . trên cùng một chip bán dẫn nhỏ (điển hình là Si), các phần tử được nối với nhau nhờ các vật liệu kim loại được phủ trên bề mặt của chip. Các vật liệu kim loại đóng vai trò như các "wireless wires". Ý tưởng này lần đầu tiên được đưa ra bởi Dummer năm 1952. Các mạch tích hợp đầu tiên được phát minh bởi Kilby, 1958.

Các mạch tích hợp về cơ bản được chia thành 2 loại chính: analog (hay linear) và digital (hay logic). Các mạch tích hợp trong tự hoặc khuếch đại hoặc đáp ứng các điện áp biến đổi. Tiêu biểu là các mạch khuếch đại, timers, dao động và các mạch điều khiển điện áp (voltage regulators). Các mạch số tạo ra hoặc đáp ứng các tín hiệu chỉ có hai mức điện áp. Tiêu biểu là các bộ vi xử lý, các bộ nhỏ, và các microcomputer. Các mạch tích hợp cũng có thể được phân loại theo công nghệ chế tạo: monolithic hoặc hybrid. Trong khôn khổ giáo trình này chúng ta chỉ ngiên cứu loại thứ nhất.

| Quy mô của sự tích hợp của các mạch tích hợp trên Sơ sở Silicon đã tăng lên rất nhanh chóng từ | thế hệ đầu tiên được chế tạo bởi Texas Instruments năm 1960 với tên gọi SSI (Small Scale Integration)

đến thế hệ mới ULSI. Hiện nay công nghệ CMOS với minimum device dimension ( khoảng cách gate to gate) đạt tới cỡ vài chục nm (0.05, 0.45).

Khuynh hướng chủ đạo trong việc giảm nhỏ kích thước linh kiện trong công nghệ mạch tích hợp là giảm chi phí cho cùng một chức năng, giảm tiêu thụ công suất và nâng cao tốc độ của linh kiện. Một

khuynh hướng khác là vẫn tiếp tục sử dụng các đĩa bán dẫn lớn để giảm chi phí trên chip. Với cả hai | khuynh hưởng trên, công nghệ xử lý vi điện tử luôn phải được cải tiến.

Các công nghệ IC chủ yếu hiện nay là công nghệ MOS và công nghệ BJT cho silicon và MES cho gallium arsenide.