Sayfa 43

YAPIM YÖNTEMLERİ

Entegre devre yapımında başlıca 4 yöntem vardır. En yaygın kullanılanına monolitik (tektaş) denir. Diğerleri ince film, kalın film ve hibrid yöntemleridir.

MONOLİTİK

Monolitik entegre devre tümüyle yarı iletken bir madde kırıntısı (chip) üzerinde oluşturulur. Yarı iletken maddeler ana taban üzerinde oluşturulur. Yarı iletken maddeler ana taban üzerine difüze edilerek diyot, tranzistör, direnç gibi devre elemanları meydana getirirler. Difüze edilecek maddeler gaz halindedir ve taban çeşitli maskeleme işlemleriyle yüksek sıcaklıklarda işlenir. Sonunda bütün devre, elemanları ve bağlantıları ile tek bir taban üzerine yerleştiğinden tektaş terimi kullanılır. Entegre devrelerin pek çoğu bu teknik ile yapılır.

Monolitik entegre devrelerin başlıca iki cinsi vardır: Bipolar ve MOS. Aralarındaki en önemli fark kullanılan tranzistör tiplerinin değişik olmasıdır. Doymalı veya doymasız bipolar devreler daha yaygındırlar. MOSFET devreler de yaygınlaşmaya başlamışlardır. MOS devreler daha kolay yapılabildiklerinden ve daha az yer istediklerinden belirli boyuttaki silikon kırıntı üzerine daha çok devre yerleştirilebilir. Elemanların basitliği üretim hızını arttırır. Böylece MOS devreler daha yoğun ve ucuz olarak üretilebilirler.

İNCE VE KALIN FİLM TEKNİKLERİ

İnce ve kalın film entegre elemanlar seramik gibi yalıtkan bir taban üzerine belirli maddelerin basılmasıyla elde edilirler. Bir dizi maskeleme işlemleriyle taban üzerine dirençli ve iletken malzemeler basılarak direnç, kondansatör, bobin gibi devre elemanları elde edilir. Yarı iletkenlerin elde edilmesinde bu yöntem pek kullanılmaz. Bu teknikler öncelikle gerilim bölücü, filtre, faz kaydırıcı ve benzerleri gibi pasif devrelerin elde edilmesinde kullanılırlar. Monolitik devreler gibi çok küçük boyutlarda yapılabildiklerinden tek elemanlı devrelere göre avantajlıdırlar. Eleman değerleri monolitik devrelere göre daha dar tolerans sınırları içinde tutulabilmektedir. Yüksek kaliteli hassas elemanlar için ince ve kalın film teknikleri tercih edilir.

HİBRİD DEVRELER

Monolitik, ince ve kalın film devrelerin kombinasyonudurlar. Herhangi sayıdaki kombinasyon hibrid olarak kabul edilir. Hibrid bir entegre devre tek bir paket içinde birçok monolitik (chip)ten meydana gelmiş olabilir. İnce veya kalın film pasif devrelerle kombine edilmiş monolitik devreler hibrid devreler için örnek olarak gösterilebilir. Bazı özel uygulamalar için tek bir yarı iletken (chip) üzerinde monolitik ve ince veya kalın film devreler kombine edilebilirler. Hibrid devrelerde çeşitli ve değişik tipte entegre devre ve elemanlar bir araya getirilmişlerdir. Tek entegre devre ile sağlanamayacak avantajları vardır, örneğin çok küçük boyutlarından dolayı monolitik devrelerde güç tüketimi sınırlıdır. Yüksek güç gerektiği durumlarda aynı bir paket içine ayrı (chip)lerde alçak güçlü monolitik devreler ve güç tranzistörleri yerleştirilebilir. Yüksek hassasiyet monolitik ve hassas ince film devrelerinin kombine edilmeleri ile sağlanabilir.

Birden fazla teknik kullanılması ve karmaşık ara bağlantılar gerektirmesi dolayısıyla hibrid devreler diğer tiplerine göre daha karmaşık ve pahalı olurlar. Bununla beraber çok çok küçük boyutları ve diğer üstünlükleriyle tasarımcılara geniş çapta imkânlar sunarlar.

UYGULAMA ALANLARI

Entegre devrelerin sınıflandırılmaları için diğer bir yol uygulama alanlarıdır, öncelikle kastedilen lineer ve dijital devreler arasındaki ayrımdır. Dijital devreler lojik seviyeler, darbeler ve ikili bilgilerle çalışır. Bu anahtarlama devrelerinde hem bipolar hem MOSFET'ler kullanılır. Lineer devreler çeşitli amplifikatörleri içerirler, analog sinyaller ile çalışırlar. Bipolar tranzistörler kullanılır. Şekilde entegre devrelerin sınıflandırılmaları görülmektedir.

FONKSİYON

Fonksiyonlarına göre entegre devreler üç sınıfa ayrılırlar: Bunlar küçük çapta (SSI), orta çapta (MSI) ve geniş çapta (LSI) entegre devrelerdir.

(SSI) devreler entegre devrelerin en basit ve temel biçimidir. Bunlar yükseltici ve kapı devreleri olup tek bir işlemi yerine getirirler. Belirli şartlarda belirli fonksiyonları yerine getirecek devreler oluşturmak üzere uygun şekilde birbirlerine bağlanmalıdırlar. Tipik bir SSI dijital entegre devre içinde birkaç çok girişli kapı veya flip flop olabilir.

(MSI) devreler daha karmaşıktır. Çok girişli kapılar uygun şekillerde birbirlerine bağlanarak belirli fonksiyonları yerine getirecek devreler oluşturulmuştur. MSI devrelerde çoğunlukla 12 veya daha fazla eşdeğer kapı veya benzer karmaşıklıkta devre bulunur. MSI devreler genellikle kodlayıcı, sayıcı, çoğullayıcı gibi fonksiyonel devrelerdir. Bu gibi devreler SSI devrelerle gerçekleştirildiğinde gereken bağlantılar, MSI devreler kullanmakla ortadan kaldırılmış olmaktadır. MSI devreler sistemde kullanılan entegre devre sayısını azaltmakta, dolayısıyla; maliyeti, yapım süresini ve bazen güç tüketimini de düşürmektedir.

LSI devrelerde 100 veya daha fazla kapı veya benzer karmaşıklıkta devre bulunur. LSI devreler daha geniş kapsamlı devrelerdir. Çok sayıda MSI devre içerirler, tam bir sistem veya cihazın bütün fonksiyonlarını yerine getirebilirler.

(LSI) devrelerin başlıca uygulaması yarı iletken belleklerdir. Pek çok farklı tip karmaşık (LSI) devreler için elektronik hesaplayıcılar, kompüterler, özel test cihazları sayılabilir.