CONCEPTION DES CIRCUITS INTEGRES

Première partie : LE TRAVAIL DU SILICIUM
I - CONCEPTION DES CIRCUITS INTEGRES..
1 - Rappels sur la jonction PN 1
1- 1 - Atomes, liaisons atomiques 1
1 - 1 - 1 - Les gaz rares 1
1 - 1 - 2 - Les liaisons métalliques 2
1 - 1 - 3 - Les liaisons ioniques 2
1 - 1 - 4 - Les liaisons covalentes 3
1 - 2 - Les Semi-Conducteurs 3
1 - 2 - 1 - Le Silicium dopé "N" 3
1 - 2 - 2 - Le Silicium dopé "P" 3
1 - 3 - La jonction ................................................................................................4
1 - 4 - La jonction Métal - Semiconducteur 6
I - 2 - Le Transistor Bipolaire ……………………………………………………………………….7
I - 3 - Le Transistor à effet de champ ......................................................................................... 8
I - 3 - 1 - Le Transistor à effet de champ à jonctions JFET ........................................................... 8
I - 3 - 2 - Le Transistor à effet de champ MOS à appauvrissement (Déplétion) .......................... 10
I - 3 - 3 - Le Transistor à effet de champ MOS à enrichissement (Enhancement) ...................... 11
I - 4 - La fabrication des circuits intégrés ................................................................................ 11
I - 4 -1 - La réalisation des monocristaux de Silicium ................................................................... 12
I - 4 - 2 - Purification des monocristaux de Silicium ..................................................................... 13
I - 4 - 3 - Sciage des plaquettes de Silicium ................................................................................. 13
I - 4 - 4 - Dopage du Silicium ........................................................................................................ 13
I - 4 - 4 - 1 -Nature -des dopants .................................................................................................. 13
I - 4 - 4 - 2 Techniques ................................................................................................................. 13
I - 4 - 4 - 2 - 1 L'épitaxie ............................................................................................................... 13
I - 4 - 4 - 2 - 2 Diffusion ............................................................................................................... 13
I - 4 - 4 - 2 - 3 Implantation ionique ............................................................................................. 14
I - 4 - 4 - 3 Le masquage .............................................................................................................. 14
I - 4 - 4 - 4 L'oxydation .................................................................................................................. 16
I - 4 - 4 - 5 Les interconnexions et dépôts conducteurs ............................................................... 16
I - 4 - 4 - 6 Réalisation des circuits intégrés à base de transistors bipolaires ............................. 16
I - 4 - 4 - 7 Réalisation des circuits intégrés à base de transistors MOS à enrichissement ........ 18
Deuxième partie : Choisir une technologie
II - TECHNOLOGIES DES CIRCUITS INTEGRES ..................................................................... 20
II - 1 - Critères de choix des différentes technologies ............................................................ 20
II - 1- 1 - Le prix ............................................................................................................................ 20
Il - 1 - 2 - La fiabilité ...................................................................................................................... 21
II - 1 - 3 - La rapidité ..................................................................................................................... 21
II - 1 - 4 - Consommation ............................................................................................................. 22
II - 1 - 5 - Immunité au bruit ......................................................................................................... 22
Troisième partie : les technologies à transistors bipolaires saturés
II - 2 - Les différentes technologies .......................................................................................... 24
II - 2 - 1 - Technologies à base de Transistors Bipolaires Saturés .............................................. 24
II - 2 - 1 - 1 La technologie DTL .................................................................................................. 24
II - 2 - 1 - 2 La technologie TTL .................................................................................................. 26
II - 2 - 1 - 2- 1 - L'inverseur TTL standard ................................................................................... 26
II - 2 - 1 - 2- 2 - L'inverseur TTL Trigger de Schmit ..................................................................... 27
II - 2 - 1 - 2- 3 - La porte Nand TTL standard .............................................................................. 28
II - 2 - 1 - 2- 3 - 1Caractéristiques de la porte TTL std et ses deux sous familles H S et L P ..... 28
II - 2 - 1 - 2- 3 - 2Les références TTL .......................................................................................... 30
II - 2 - 1 - 3 La technologie TTL Schottky .................................................................................... 30
II - 2 - 1 - 4 La technologie TTL Schottky Avancée ..................................................................... 32
II - 2 - 1 - 5 Les sorties des portes TTL ....................................................................................... 33

II - 2 - 1 - 5 - 1 - La sortie Totem Pole ......................................................................................... 33
II - 2 - 1 - 5 - 2 -La sortie à collecteur ouvert (Open Collector) .................................................... 34
II - 2 - 1 - 5 - 3 - La sortie trois états ( Tri Stats ) ......................................................................... 37
Quatrième partie : les technologies à transistors bipolaires non saturés
II - 2 - 2 - Technologie à transistors bipolaires non saturés ........................................................ 37
II - 2 - 2 - 1 - Base de la technologie ECL ................................................................................... 37
II - 2 - 2 - 2 - La technologie ECL 10.000 (10K) .......................................................................... 39
II - 2 - 2 - 2 - 1 - Schéma de la porte de base ECL IOK .............................................................. 39
II – 2 - 2- 2 - 2 - Caractéristiques de la porte de base ECL 10K . ................................................ 40
II – 2 - 2- 3 - Technologie ECL IOOK ........................................................................................... 40
II – 2 - 2- 3 - 1 - Schéma de la porte de base ECL 100K ............................................................. 40
II – 2 - 2- 3 - 2 - Caractéristiques de la porte de base ECL 100K ................................................ 42
Cinquième partie : les technologies à transistors MOS
V - Technologie à base de transistors à effet de champ MOS ...................................................... 44
V - 1 - Un peu d'histoire des CMOS ........................................................................................ 44
V - 2 - La CMOS 4000 ............................................................................................................ 44
V - 2 - 1 - La porte de base CMOS 4000 ............................................................................... 44
V - 2 - 2 - Phénomène de Latch Up ....................................................................................... 46
V - 2 - 3 - Les CMOS 4000 en commutateurs analogiques ................................................... 47
V - 2 - 4 - Caractéristiques des CMOS 4000 ......................................................................... 48
V - 2 - 4 - 1 - Résistance ON des transistors de sortie . ....................................................... 48
V - 2 - 4 - 2 - Fréquence maximale d’utilisation .................................................................... 48
V - 2 - 4 - 3 - Immunité au bruit . .......................................................................................... 49
V - 2 - 4 - 4 - Consommation électrique ............................................................................... 50
V - 2 - 5 - Caractéristique de la porte NAND 4011 .......................................................... 50
V - 3 - La Famille CMOS 74C ........................................................................................... 51
V - 4 - La Famille CMOS HC et HCT ................................................................................ 51
V - 5 - La Famille CMOS AC et ACT ................................................................................ 52
Sixième partie : les technologies Bicmos
II – 2 – 4 - La technologie BiCMOS ............................................................................................... 53
II – 2 – 4 - 1 - Schéma de la porte NAND 74BCOO ...................................................................... 53
II – 2 – 4 - 2 - Caractéristiques de la porte NAND 74BCOO ......................................................... 53
II – 2 – 5 - Les circuits à Arséniure de Gallium ............................................................................ 54
Septième partie : les logiques basse tension
II – 3 Les circuits basse tension .................................................................................................. 54
II – 3 – 1 – Basse tension pourquoi ............................................................................................... 54
II – 2 – 2 – Présentation des familles ............................................................................................ 54
Il - 3 - Le point aujourd'hui et quelques perspectives .................................................................... 58
VII MISE EN OEUVRE DES CIRCUITS INTEGRES
VII - 1 - Généralités ...................................................................................................................... 60
VII - 2 - Entrées et Sorties ............................................................................................................ 60
VII - 2- 1 - Polarisation des entrées .............................................................................................. 60
VII - 2- 1 - 1 - Polarisation permanente ........................................................................................ 60
VII - 2- 1 - 2 - Polarisation par un composant de la même famille ............................................... 61
VII - 2- 1 - 2 - 1 - Les CMOS ......................................................................................................... 61
VII - 2- 1 – 2 - 2 - LesTTL ............................................................................................................. 63
VII - 2- 1 - 3 - Polarisation par un composant d'une autre famille ................................................ 64
VII - 2- 1 - 3 - 1 - Association CMOS 4000 ' TTL .......................................................................... 64
VII - 2- 1 - 3 - 2- Association CMOS HC ' TTL .............................................................................. 66
VII - 2- 1 - 3 - 3- Association CMOS AC ' TTL .............................................................................. 67
VII - 2- 1 - 4 - Polarisation par un composant mécanique, électromécanique ou une électronique éloignée ..68

VII – 2 - 1- 4 -1- Généralités ......................................................................................................... 68
VII - 2- 1 - 4 - 2 - Élimination des rebonds de contact .................................................................. 68
VII - 2- 1 - 4 - 3 - Protection contre les parasites .......................................................................... 70
VII - 2- 1 - 4 - 3 - 1 - Parasites générés par les relais électromagnétiques .................................. 70
VII - 2 - 1 - 4 - 3 - 2 -Commande par opto-coupleurs .............................................................. 71