Giáo trình Linh kiện điện tử - Trương Văn Tám

transistor sẽ chỉ có tuổi thọ giôø 200
5
108 = 
10. 5
 IC được chế tạo đồng thời và cũng cùng phương pháp, nên 
tuổi thọ IC xấp xỉ một tuổi thọ một transistor Planar. 
4. Một hệ thống (hay một máy) điện tử có cấu tạo như hình vẽ: 
 Song 
khái m
với mật , nằm hướng tới việc kết tụ toàn thể hệ thống điện tử trên một 
phiếm (chíp) 
Các thành phần trong
Vật liệu Bộ phận linh kiện 
Mạch điện 
tử cơ bản 
Bộ phận cấu 
thành hệ thống 
Hệ thốn
điện tử
g 
ố
Bộ phận chức năng 
Sự kết tụ áp dụng vào IC thường thực hiện ở giai đoạn bộ phận chức năng.
niệ kết tụ không nhất thiết dừng lại ở giai đoạn này. Người ta vẫn nỗ lực để kết tụ 
độ cực cao trong IC
Năm 1947 1950 1961 1966 1971 1980 1985 1990 
Công 
nghệ 
Phát 
minh 
Transi
-stor 
Linh 
kiện 
rời 
SSI MSI LSI VLSI ULSI GSI 
Số 
Transistor 
trên 1 
chip t
thương 
rong 
các sản 
phẩm 
1 1 10 100→ 1000 
1000→ 
20000 
20000
→ 
500000 
>500000 >1000000
mại 
Các sản 
Linh Mạch Vi xử lý 
phẩm
biể
BJT 
kiện 
planar, 
Flip Flop 
đếm, đa 
cộng 
Vi xử 
lý 8 bit, Vi xử 
chuyên 
dụng, xử 
thực 
 tiêu 
u 
 Diode Cổng 
logic, 
hợp, 
mạch ROM, RAM 
lý 16 và 
32 bit lý ảnh, thờI gian 
SSI: Small scale integration: Tích hợp qui mô nhỏ 
MSI: Medium scale intergration: Tích hợp qui mô trung bình 
scale integration: Tích hợp theo qui mô lớn 
GSI: Ultra large scal : Tích h mô khổng lồ 
Tóm lại, công nhệ IC đưa ng điểm l ỹ thuật linh kiện rời như sau
- Giá thành sản phẩm
- Kích cỡ
- Độ khả tín cao (tất cả các thành ph c chế tạo cùng lúc và không có những 
LSI: Large 
e integration ợp qui
đến nhữ
 hạ 
ợi so với k : 
 nhỏ 
ần đượ
 Trang 158 Biên soạn: Trương Văn Tám 
 Giáo trình Linh Kiện Điện Tử 
điểm hàn, nối). 
- Tăng chất lượng (do giá thành hạ, các mặt phức tạp hơn có thể được chọn để hệ thống 
nhất). 
- Các linh kiện được phối hợp tốt (matched). Vì tất cả các transistor được chế tạo đồng 
 cùng một qui trình nên các thông số tương ứng của chúng về cơ bản có cùng độ 
lớn đối với sự biến thiên của nhiệt độ. 
l
rên một đế bằng chất cách điện, dùng các lớp mà n các thành phần khác. 
ở, tụ điện, và cuộn cảm
 điện trở súât nhỏ như Au, Al,Cu... 
 điện trở suất lớn như Ni-Cr; Ni-Cr-Al; 
bản cực và dùng màng điện môi SiO; 
ó điện dung lớn hơn 0,02µF/cm2. 
ạo được cảm lớn 
ợplý. Trong sơ đồ IC, ngườ ránh dùng cuộn cảm để không 
 Cách điện giữa các bộ phận: Dùng SiO; SiO2; Al2O3. 
 Transistor màng mỏng được nghiên cứu rất nhiều để ứng dụng vào IC 
i đoậ ực dụng, u p i là 
ng thực dụng. 
2. IC đơn tính thể (Monolithic IC): 
 dùng một đế (Subtrate) bằng chất 
g là Si). Trên (hay trong) đế đó, người ta chế tạo tran tor de iện 
ở, tụ điện. Rồi dùng chất cách điện SiO2 để phủ lên che chở cho các b hận ớp 
iO2, dùng màng kim loại để nối các bộ phận với nhau. 
− Transistor, diode đều là các bộ phận bán dẫn. 
− Điện trở: được chế tạo bằng cách lợi dụng điện trở của lớp bán dẫn có khuếch tán tạp 
chất. 
− Tụ điện: Được chế tạo bằng cách lợi dụng điện dung của vùng hiếm i một nối P-N bị 
phân cực nghịch. 
Đôi khi người ta thêm những thành phần khác hơn của các thành p n kể trên 
ể dùng cho các mục đích đặc thù 
đạt đến những tính năng tốt 
thời và
- Tuổi thọ cao. 
II. CÁC LOẠI IC. 
Dựa trên qui trình sản xuất, có thể chia IC ra làm 3 
1. IC màng (film IC): 
oại: 
T ng tạo nê
Loại này chỉ gồm các thành phần thụ động như điện tr
− Dây nối giữa các bộ phận: Dùng màng kim loại có
− Điện trở: Dùng màng kim loại hoặc hợp kim có
Cr-Si; Cr có thể tạo nên điện trở có trị số rất lớn. 
 mà thôi. 
− Tụ điện: Dùng màng kim loại để đóng vai trò 
SiO2, Al2O3; Ta2O5. Tuy nhiên khó tạo được tụ c
− Cuộn cảm: dùng một màng kim loại hình xoắn. Tuy nhiên khó t
 thước h
 cuộn 
quá 5µH với kích i ta t
chiếm thể tích. 
−
Có một thời,
màng. Nhưng tiếc là transistor màng chưa đạt đến gia
ít có triển vọ
n th nế không hả
Còn gọi là IC bán dẫn (Semiconductor IC) – là IC
bán dẫn (thườn sis , dio , đ
ộ p đó trên ltr
S
 tạ
 có thể hầ
đ
 Trang 159 Biên soạn: Trương Văn Tám 
 Giáo trình Linh Kiện Điện Tử 
Các thành phần trên được chế tạo thành một số rất nhiều trên cùng một chip. Có rất 
hiều mối nối giữa chúng và chúng được cách ly nhờ những nối P-N bị phân cực nghịch 
(điện àng trăm MΩ) 
3. IC lai (hibrid IC). 
Là loại IC lai giữa hai loại trên 
Từ vi mạch màng mỏng (chỉ chứa các thành phần thụ động), n a gắn ngay trên 
đế của nó những thành phần tích cực (transistor, diode) tại những n i đã dành sẵn. Các 
transistor và diode gắn trong mạch lai không cần có vỏ hay để riêng được bảo 
vệ bằng một lớp men tráng. 
Ưu điểm của mạch lai là: 
- Có thể tạo nhiều IC (Digital hay Analog) 
- Có khả năng tạo ra các phần tử thụ động có các giá trị khác nhau với sai số nhỏ. 
iode và ngay cả 
hế tạo, người ta có thể dùng qui trình phối hợp. Các thành phần tác 
động
nên các đặc tính và thông số của các thành phần thụ 
độ uộc vào các đặc tính và thông số của các thành phần tác động mà chỉ 
ph lựa chọn vật liệu, bề dầy và hình dáng. Ngoài ra, vì các transistor của 
IC lo
ật màng, trên một 
diện Điều khiển tốc độ 
ngưn rất cao. 
III. ƠN 
TINH TH
oạn chế tạo một IC đơn tinh thể có thành phần tác động là BJT, được đơn 
giản 
n
 trở có h
gười t
ơ
, mà chỉ cần
- Có khả năng đặt trên một đế, các phần tử màng mỏng, các transistor, d
các loại IC bán dẫn. 
Thực ra khi c
 được chế tạo theo các thành phần kỹ thuật planar, còn các thành phần thụ động thì 
theo kỹ thuật màng. Nhưng vì quá trình chế tạo các thành phần tác động và thụ động 
được thực hiện không đồng thời 
ng không phụ th
ụ thuộc vào việc
ại này nằm trong đế, nên kích thước IC được thu nhỏ nhiều so với IC chứa transistor 
rời. 
IC chế tạo bằng qui trình phối hợp của nhiều ưu điểm. Với kỹ thu
tích nhỏ có thể tạo ra một điện trở có giá trị lớn, hệ số nhiệt nhỏ. 
g động của màng, có thể tạo ra một màng điện trở với độ chính xác
 SƠ LƯỢC VỀ QUI TRÌNH CHẾ TẠO MỘT IC Đ
Ể. 
Các giai đ
hóa gồm các bước sau: 
Bước 1: 
0.15mm 
25 – 75mm 
n - Si
Nền P-Si 
n - Si
Nền P-Si 
0.5µm
SiO2 
Hình 1
0.025mm
0.15mm
 Trang 160 Biên soạn: Trương Văn Tám 
 Giáo trình Linh Kiện Điện Tử 
a. Từ một nền P-Si (hoặc n-Si) đơn tinh thể 
b. Tạo một lớp epitaxy mỏng loại N-Si 
Đầu tiên, vẽ sơ đồ những nơi cần mở cửa sổ, 
chụp hình sơ đồ rồi lấy phim 
Những nơi cần mở của sổ là vùng tối trên phim 
a. Bôi m cản quang trên bề mặt. Đặt phim ở trên rọi 
tia 
phim b ể vào dung dịch tricloetylen. 
Chỉ ữ
các
b.Lại đem ịch fluorhydric. Chỉ 
nhữ
hác nhờ lớp cản quang che chở. 
Đem tẩy lớp cản quang 
d. Khuếch tán chất bán dẫn P sâu đến thân, tạo ra các đảo 
N. 
e. Lại mở cửa sổ, khuếch tán chất bán dẫn P vào các đảo N 
(khuếch tán Base) 
f. Lại mở cửa sổ, khuếch tán chất bán dẫn N vào (khuếch 
tán Emitter) 
g. Phủ kim loại. Thực hiện các chỗ nối 
Thí dụ: 
Một mạch điện đơn giản như sau, được chế tạo dưới dạng 
IC đơn tinh thể. 
c. Phủ một lớp cách điện SiO2 
Bước 2: 
Dùng phương pháp quang khắc để khử lớp SiO2 ở 
một số chỗ nhất định, tạo ra các cửa sổ ở bề mặt tinh 
thể. Từ các cửa sổ, có thể khuếch tán tạp chất vào. 
P-Si 
film
uv 
Chất cảm 
quang 
SiO2 
n-Si
P-Si 
Chất cảm 
âm bản, thu nhỏ lại. 
ột lớp
quang 
SiO2 
n-Si
Hòa tan Rắn lại
P-Si 
cực tím vào những nơi cần mở cửa sổ được lớp đen trên 
ảo vệ. Nhúng tinh th
Hòa tan nh ng nơi cần mở cửa sổ lớp cản quang mới bị hòa tan, 
 nơi khác rắn lại. 
 tinh thể nhúng vào dung d
ng nơi cần mở cửa sổ lớp SiO2 bị hòa tan, những nơi 
k
c. 
SiO2 
n-Si
Thân 
P
n n 
SiO2 
Khuếch tán p
Đảo
Nền 
P n n 
SiO2 
Khuếch tán Base
p p 
Nền 
P n n 
SiO2 
Khuếch tán Emitter
p p 
n n
Hình 2
5
1
D1 D1
3 42
R
Hình 3
 Trang 161 Biên soạn: Trương Văn Tám 
 Giáo trình Linh Kiện Điện Tử 
 Trang 162 Biên soạn: Trương Văn Tám 
IV. IC SỐ (IC DIGITAL) VÀ IC TƯƠNG TỰ (IC 
ANALOG). 
Dựa trên chức năng xử lý tín hiệu, người ta chia IC là hai loại: IC Digital và IC 
Analog (còn gọi là IC tuyến tính) 
1. IC Digital: 
Là loại IC xử lý tín hiệu số. Tín hiệu số (Digital signal) là tín hiệu có trị giá nhị phân 
(0 và 1). Hai mức điện thế tương ứng với hai trị giá (hai logic) đó là: 
- Mức High (cao): 5V đối với IC CMOS và 3,6V đối với IC TTL 
- Mức Low (thấp): 0V đối với IC CMOS và 0,3V đối với IC TTL 
Thông thường logic 1 tương ứng với mức H, logic 0 tương ứng với mức L 
Logic 1 và logic 0 để chỉ hai trạng thái đối nghịch nhau: Đóng và mở, đúng và sai, 
cao và thấp 
Chủng loại IC digital không nhiều. Chúng chỉ gồm một số các loại mạch logic căn 
bản, gọi là cổng logic. 
Về công nghệ chế tạo, IC digital gồm các loại: 
- RTL: Resistor – Transistor logic 
- DTL: Diode – Transistor logic 
- TTL: Transistor – Transistor logic 
Thân p 
n 
p 
n
p
n+ 
n 
p 
n+ n+n+ n+
Điện trở 
 2B 
Diode 
 1B 
Transistor 
 5 4B 
Diode nối 
 3B Kim loại Al B 
SiOB2
Collector 
Base 
Emitter Tiếp xúc kim loại
Hình 4B 
 Giáo trình Linh Kiện Điện Tử 
 Trang 163 Biên soạn: Trương Văn Tám 
- MOS: metal – oxide Semiconductor 
- CMOS: Complementary MOS 
2. IC analog: 
Là loại IC xử lý tín hiệu Analog, đó là loại tín hiệu biến đổi liên tục so với IC Digital, loại 
IC Analog phát triển chậm hơn. Một lý do là vì IC Analog phần lớn đều là mạch chuyện dụng 
(special use), trừ một vài trường hợp đặc biệt như OP-AMP (IC khuếch đại thuật toán), khuếch 
đại Video và những mạch phổ dụng (universal use). Do đó để thoả mãn nhu cầu sử dụng, người 
ta phải thiết kế, chế tạo rất nhiều loại khác nhau. 
Tài liệu tham khảo 
********** 
1. Fleeman - Electronic Devices, Discrete and Intergrated - Printice - Hall International-
1998. 
2. Boylestad and Nashelky - Electronic Devices and Circuit Theory - Printice - Hall 
International 1998. 
3. J.Millman - Micro electronics, Digital and Analog, Circuits and Systems - Mc.Graw.Hill 
Book Company - 1979. 
4. Nguyễn Hữu Phương - Điện tử trung cấp - Sở Giáo Dục & Đào Tạo TP HCM-1992