Sử dụng linh kiện điện tử: Phần 2

Tài liệu Linh kiện điện tử: Phần 2 gồm nội dung chương 9 đến chương 14 của Tài liệu. Phần 2 Tài liệu trình bày các mạch vi điện tử, Thyristor, Diac và Triac, cấu kiện quang bán dẫn, các cấu kiện bán dẫn đặc biệt, các dụng cụ đặc biệt và dụng cụ ion.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng linh kiện điện tử: Phần 2 Chương 9 CÁC t16CH VI ĐIỆN Tử (IC)9.1. KHẢI NIỆM CHUNG Trên 1 phiến bán dẫnđơn tinh thể có đường kínhcỡ lOcm có khả năng cấyđưỢc 10^ đến 6.10® các nhómtransito sau khi đã chia nhỏphiến bán dẫn thành từngmodun (chip) riêng lẻ. Tuynhiên chi phí lao động và dođó giá thành cho việc hoànthiện rất cao. Thực hiện chế Hình 9.1. Bộ khuếch đai tầng thãp 3 tầng dùng transito.Lạo tất cả các linh kiệntransito, diot, điện trở đồngloạt theo một quy trình công nghệ xác định đã được chuẩn hoá, đồngthời thực hiện ngay các liên kết giữa các linh kiện này để tạo ra một haynhiều mạch điện có chức năng xử lý gia công tín hiệu và được đóng góitrong 1 vỏ duy nhất sẽ mang lại ý nghĩa kinh tế kỹ thuật to lớn, đặc biệtlà giá thành hạ và độ tin cậy cao. Một mạch điện được chế tạo như vậyđược gọi là một mạch vi điện tử (Integrated C ircuit: IC). Hình 9.1 và 9.2chỉ ra một IC đơn giản gồm 1 bộ khuếch đại tần thấp có 3 tầng khuếchđại với lôì vào giữa 2 chân 1-4, lổi ra 3-4 và cấp nguồn 2-4; IC đã xétđược ký hiệu như hình 9.3. 9.2. KỸ THUẬT TÍCH HỢP CÁC LINH KIỆN9.2.1. Kỹ thuật đơn khối Kỹ thuật đơn khôi lẻi công nghệ hiện đại chế tạo IC. Toàn bộ mạchđiện đưỢc chè lạo trên 1 khen đơn tinh thể Silic duy nhất. Nhiều ICđưỢc c h ế tạ o đồng loạt trên phiến đđn tính sa u k h i đã ch ia n h ỏ th à n htừ n g đơn k h ôi có kích thưốc vài mm“. Trên 1 đê bán dẫn loại p, dùng phương pháp nuôi cấy hoá học (gọilà phương pháp Epitaxi) tạo lên một lốp bán dẫn loại n. Sau đó thựchiện phủ lên bề mặt 1 lớp cách điện s ,02 nhò phương pháp thổi hơinước HaO (phương pháp ướt) hay khí oxy 0^ (phương pháp khô) trên bềmặt lớp n vừa tạo ra trong môi trường nhiệt độ cao của 1 lò khuếch tán(1100^C đến 1200C). Sau vài giò sẽ có lớp S 1 2 mỏng cỡ vài i-tm. Tiếp Osau đó dùng phương pháp quang khắc tạo các cửa sổ (hình 9.4) nhò sửdụng mặt nạ có hình dạng xác định. Phủ SiO, Tạo cửa sổ n ^ n Lớp Epitaxi Đế p p -------- V-------- Hình 9.4. Chế tạo OPV, các bước thực hiện. Một lớp bán dẫn ỉoại p được khuếchtán qua cửa sổ (hình 9.5) sau đó lớp S 1 2OđưỢc k h ép k ín (hình 9.6). Việc lạo cửa sổtiếp theo (hình 9.7) đã tạo ra các vùngbán đảo dẫn điện loại n, các bán đảo này Hình 9.5.cách ly nhau nhờ một tiếp xúc p-n. Các bán đảo dẫn điện loại n ________ /SiỌa p Hình 9.6. Sau khi khuếch tán Hình 9.7. Tạo lại cửa sổ trên lỏp vùng p phủ láp SiOj đóng lại. S ì O ị mới. Mỗi bán đảo vừa hình thành sẽ được dùng để chế tạo một linh kiện. Tại mỗi bán đảo sẽ xuất hiện ví dụ 1 transito npn sau khi hoànthành việc chế tạo (hình 9.8), tức là sau khi lần thứ 3 tạo cửa sổ hẹp cliokhuêch tán tạp chất, loại p V(3i nồng độ vừa phải và tiếp tục tạo cửa sổ,khuôch tán một lóp tạp chất loại n lên trên lớp vừa tạo ra (hình 9.9). 181Chú ý lốp tạp chất n cuối cùng nằm trên cùng, hình khối nhỏ nhất và cóđộ dẫn điện cao nhất (nồng độ tạp chất cao - điện trở thấp nhâ;). Lần thứ5 thực hiện phủ lớp SÌO2 sau đó tạo các cửa sổ đưa ra 3 cực tưíng ứng B,E, c như trên hình 9.10. Diot bán dẫn được chế tạo theo cùig một quytrình vừa mô tả nhưng kết thúc sớm hơn ở giai đoạn đã có lổp bán dẫnloại p (hình 9.11). Điện trở (khuếch tán) cũng đưỢc chế tạo theí cùng mộtphương pháp công nghệ như trên, giá trị điện trỏ do nồng độ típ chất loạip quyết định (sẽ lớn khi nồng độ tạp chất thấp) như thể hiệr trên hình9.12. Tụ điện trong IC cũng được chế tạo theo cách tạo tiếp X .C pn và sử Tdụng điện dung của vùng pn khi phân cực ngưỢc (hình 9.13). Tất nhiênlà các điện dung loại này có giá trị tương đối nhỏ. Hình 9.14 mô tả cấutrúc của một DMOSFET kênh p đưỢc chế tạo theo cùng quy trình côngnghệ đã mô tả. Hình 9.15 là cấu tạo của một DMOSFET kênhn. 1 1 1«ỉtlllịlI tltlH 1 M l ị p n J n pHlnh 9.8. Khuếch tán lớp p vào Hình 9.9. Tạo vùng n trong vùng p các đảo ...