Классификация иэот по конструктивно-технологическим признакам

1   классификация иэот по конструктивно-технологическим признакам -2 часа.

Гибридные ИС (ГИС), пленочные ИС (ПлИС), полупроводниковые ИС (ПИС), совмещенные ИС (СИС), многокристальные ИС и микросборки. Определение, структура. Базовый процесс изготовления планарно-эпитаксиального n-р-n транзистора со скрытым слоем.

В соответствии с принятой терминологией интегральной микро­схемой называется микроэлектронное изделие, выполняющее опре­деленную функцию преобразования и обработки сигнала и имею­щее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поста­вке и эксплуатации рассматривается как единое целое. Приведен­ное определение подразумевает, что интегральная микросхема состоит из электрорадиоэлементов, к которым относятся транзисто­ры, диоды, резисторы, конденсаторы и другие устройства. Часть интегральной микросхемы, которая реализует функцию какого-либо электрорадиоэлемента, выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие, называется элементом. Та часть микросхемы, которая может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации, называется ком­понентом. В то же время следует иметь   в виду,   что   в последние годы интенсивно развивается новое направление — функциональ­ная микроэлектроника, некоторые устройства которой не могут быть разделены на электрорадиоэлементы. Поэтому функциональ­ную микроэлектронику иногда называют несхемотехнической.

По конструктивно-технологическому исполнению интегральные микросхемы подразделяются на три большие группы: полупровод­никовые, гибридные и прочие (Рисунок В. 1). В группу прочих входят, пленочные, вакуумные, керамические и другие микросхемы.

Полупроводниковой называется микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на по­верхности полупроводника. Если все элементы и межэлементные соединения микросхемы выполнены в виде пленок, то она называ­ется пленочной. Гибридная микросхема содержит, кроме пленочных элементов, также компоненты. В зависимости от толщины пленок и способа их получения пленочные и гибридные микросхемы подраз­деляются на тонко- и толстопленочные.

Тонкопленочная ИМС — интегральная микросхема с толщиной пленок до 1 мкм, элементы которой изготовляются преимуществен­но методами вакуумного распыления и осаждения.

Толстопленочная ИМС — интегральная микросхема с толщиной пленок 10—70 мкм, элементы которой изготовляются методами тра­фаретной печати (сеткография).

Применяются также совмещенные микросхемы. Основу совме­щенной микросхемы представляет полупроводниковый кристалл со сформированными в нем транзисторами и диодами, а пассивные элементы полностью или частично выполнены в виде напыленных на поверхность кристалла тонких пленок.

Интегральные микросхемы подразделяют па цифровые и ана­логовые. Если микросхема предназначена для   преобразования   и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции, то она называется цифровой. К аналоговым относятся микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изме­няющихся по закону непрерывной функции, в частности линейные микросхемы.

Рекомендуемые материалы

Рисунок 1.1. Классификация  интегральных микросхем по конструктивно-технологическим  признакам.

Чрезвычайно важными характеристиками микросхем являются степень интеграции и плотность упаковки.

Степень интеграции представляет показатель сложности микро­схемы и характеризуется числом содержащихся в ней элементов и компонентов. Если обозначить число элементов и компонентов че­рез N, то степень интеграции К можно определить по формуле К= = lq/V, где К округляется до ближайшего большего целого числа.

Так, микросхема, содержащая до 10 (включительно) элементов и компонентов, обладает первой степенью интеграции; содержащая свыше 10 до 100 элементов и компонентов — второй степенью инте­грации и т. д.

Кроме того, в зависимости от количества элементов и (или) компонентов конструктивно-технологического исполнения (металл— диэлектрик — полупроводник (МДП) или биполярные), а также функционального назначения (цифровые или аналоговые) разли­чают микросхемы малого (МИС), среднего (СИС), большого (БИС) и сверхбольшого (СБИС) уровня интеграции (Таблица В. 1).

В последние годы появились сверхскоростные интегральные микросхемы (ССИС). Критериями быстродействия таких микро­схем являются: время задержки распространения сигнала для цифровых ИМС не более 2,5 нс/вентиль, нижняя граница диапазона рабочих частот для аналоговых ИМС свыше 300 МГц.

Таблица 1

Плотностью упаковки называется отношение числа элементов и компонентов микросхемы к ее объему. Микросхемы, предназначен­ные для использования в конкретной аппаратуре и изготовляемые непосредственно на предприятии, производящем данную аппара­туру, называются микросхемами частного применения.

В ряде случаев разработчики конкретной радиоэлектронной аппаратуры для улучшения показателей ее миниатюризации изготавливают так называемые микросборки (МСБ), в состав которых входят элементы, компоненты и (или) интегральные микросхемы (в корпусах или без них), а также другие электрорадиоэлементы в различных сочетаниях. Устройство, состоящее из микросборок, интегральных микросхем и компонентов, представляет собой мик­роблок.

ГЕ Николай Николаевич - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

Наибольшими степенью интеграции и плотностью упаковки обладают полупроводниковые интегральные микросхемы, затем в порядке уменьшения этих показателей следуют тонкопленочные и толстопленочные (в том числе гибридные) микросхемы и микро-сборки.

С точки зрения унификации процессов производства целесооб­разно применять в определенной аппаратуре микросхемы единого конструктивно-технологического исполнения (полупроводниковые или гибридные).

Совокупность типов интегральных микросхем, выполняющих различные функции, имеющих единое конструктивно-технологиче­ское исполнение и предназначенных для совместного использования в РЭА и ЭВА, образует серию микросхем.

Наиболее современным результатом поступательного развития и взаимного обогащения микроэлектроники и вычислительной тех­ники является разработка и широкое применение микропроцессор­ных БИС и СБИС. Микропроцессор (МП) представляет собой программно-управляемое устройство, осуществляющее обработку цифровой (иногда аналоговой) информации и построенное на осно­ве одной или нескольких БИС или СБИС. С появлением микро­процессоров в производстве РЭА и ЭВА усилился процесс «верти­кальной интеграции», когда законченное электронное устройство изготавливается в виде одной или нескольких БИС   или    СБИС, причем и БИС (СБИС), и устройство в целом разрабатываются и производятся на одном предприятии.

Другим наиболее современным направленном развития инте­гральных микросхем является производство и применение матрич­ных БИС (СБИС) па основе базовых кристалле»!, т. е. кристаллов с большим количеством регулярно расположенных элементов, соединяемых между собой различным образом в зависимости' от функционального назначения изготавливаемой БИС (СБИС).

Решение задач комплексной' миниатюризации РЭА и ЭВА, усложнение конструкций электронных устройств и углубление спе­циализации выполняемых ими функций ведут к необходимости бо­лее тесного взаимодействия специалистов в областях схемотехники, системотехники, конструирования и технологии. Другими сло­вами, становится еще более необходимой интеграция знаний и про­фессий специалистов.