14-04-2020-СОВР-ТЕХНОЛОГИИ-ПРОИЗВ-РЭА-ТРЕТЬЯКОВ (1171921), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Особенностью полупроводниковых ИМС является то, что все элементыизготавливают одновременно в едином технологическом цикле, отдельныеоперации которого (окисление и травление, диффузия, эпитаксия) выполняютсяв одной и той же среде. Однако использование диффузионных резисторов иконденсаторов в виде p-n-переходов ограничивает области примененияполупроводниковых ИМС: во-первых, такие резисторы и конденсаторы нельзя32изготовить с большими номинальными значениями сопротивлений и емкостейи, во-вторых, они уступают по стабильности пленочным резисторам иконденсаторам (сопротивление диффузионных резисторов существенноменяется при изменении температуры, а емкость p-n-переходов - приизменении напряжения смещения на переходе).Указанные недостатки полупроводниковых ИМС устранены в монолитных ИМС, изготовленных по совмещенной технологии. Технологияизготовления пленочных резисторов и конденсаторов позволяет получитьпассивные элементы с большим диапазоном номинальных значений, болеевысокой температурной стабильностью и меньшими допусками.
Поэтому ИМС,изготовленные по совмещенной технологии, сочетают высокую степеньинтеграции монолитных ИМС с хорошими электрическими параметрами.Однако эти достоинства совмещенных ИМС достигаются за счет увеличениячисла технологических операций. Причем при нанесении тонких пленок дляформированиярезисторовиконденсаторовнарушаетсяединствотехнологического цикла, поскольку эта операция выполняется обычно ввакууме, тогда как транзисторы формируются в окислительной среде.
Крометого, для пассивации совмещенной ИМС приходится ввести дополнительнуюоперацию — нанесение защитного слоя на участки подложки, на которыхнапылены пленочные элементы (эти элементы размещаются поверхпассивирующего слоя на полупроводниковой подложке). Увеличение числатехнологических операций и их усложнение непременно связаны судорожанием изделий, а также с уменьшением процента выхода годных ИМС.По этим причинам технология изготовления совмещенных ИМС в основномиспользуетсядляизготовленияцифровых ИМС микроваттногодиапазона, где требуются большие номиналы сопротивлений в сочетании смалыми размерами и малыми температурными коэффициентами элементов.Гибридная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержитнесколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронныхкомпонентов, помещенных в один корпус.
Достоинства гибридной технологиипроявляются при изготовлении прецизионных ИМС. Это — высокое качествопассивных элементов, более широкий частотный диапазон элементов, малыедопуски, температурная стабильность. В ряде случаев путем соответствующеговыбора температурных коэффициентов пассивных элементов можноосуществить компенсацию температурной нестабильности характеристикИМС, вызываемой изменением параметров активных элементов.
Отсутствиеобщей подложки, являющейся базовой пластиной для формирования всехэлементов, способствует ослаблению паразитных связей, что также важно приразработке прецизионных ИМС. Прецизионные ИМС, а также микросхемычастного назначенияобычно требуются в небольшом количестве (малаясерия), поэтому для их производства прежде всего подходит гибриднаятехнология, так как она не связана с большими затратами на оборудованиеподготовительных работ. Кроме того, при гибридной технологии существенносокращается срок между разработкой ИМС и их производством.
Недостатком33гибридных ИМС является меньшая плотность компоновки элементов, чтоприводит к увеличению размеров и массы ИМС. Определенные трудностивозникают при пассивации гибридных ИМС. Из-за большого числа сварныхсоединений гибридные ИМС менее надежны, чем монолитные. Онипревосходят монолитные ИМС и по стоимости.По виду обрабатываемого сигнала Аналоговые (входные и выходныесигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне отположительного до отрицательного напряжения питания)Цифровые (входные и выходные сигналы могут иметь два значения:логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствуетопределенный диапазон напряжения)Аналого-цифровые (совмещают в себе формы цифровой и аналоговойобработки сигналов, по мере развития технологий получают все большеераспространение)3.2 Назначение интегральных микросхемИнтегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодносложным, функционалом — вплоть до целого микрокомпьютера(однокристальный микрокомпьютер).Аналоговые схемы:-операционные усилители;-генераторы сигналов;-фильтры (в том числе на пьезоэффекте);-аналоговые умножители;-стабилизаторы источников питания;-микросхемы управления импульсных блоков питания;-преобразователи сигналов.Цифровые схемы:-логические элементы;-триггеры;-регистры;-буферные преобразователи;-модули памяти;-микроконтроллеры;-микропроцессоры (в том числе ЦПУ в компьютере);-однокристальные микрокомпьютеры.Аналогово-цифровые схемы-ЦАП и АЦП3.3 Материалы для изготовления тонкопленочных и толстопленочныхинтегральных схемВ зависимости от способа формирования пленочных элементов гибридныеинтегральные схемы (ИС) подразделяются на тонкопленочные итолстопленочные.Различныетиповыетехнологическиепроцессытонкопленочнойтехнологии(масочный,фотолитографический,34комбинированный и другие) обеспечивают формирование пленочныхэлементов в широком диапазоне значений их параметров с достаточно высокойточностью и воспроизводимостью.Технология (тонкопленочная или толстопленочная) предопределяет нетолько возможность реализации пленочных элементов с требуемыминоминальными значениями их параметров, но и воспроизводимость этихпараметров.
Степень интеграции гибридных ИС, изготавливаемых потонкопленочной технологии, выше по сравнению с толстопленочными. В то жевремя стоимость гибридных ИС, изготовляемых по толстопленочнойтехнологии, низкая. Толстопленочную технологию целесообразно применятьпри разработке ИС, работа которых сопровождается большим выделениемтеплоты.
Для организации их производства требуются меньшие капитальныезатраты (проще оборудование, менее жесткие требования к производственнымпомещениям). Толстопленочная технология также позволяет формироватьэлементы с различным значением параметров. Однако точность ивоспроизводимость значений параметров низкие. Вид технологии определяетматериал и размер платы. Кроме того, толстопленочные ИС обладают большеймеханической прочностью, имеют лучшую коррозионную и теплоустойчивость,повышенную перегрузочную способность элементов.
Тонкопленочные ИСотличаются тем, что без подгонки можно получать более узкие допуски наноминалы элементов (резисторов и конденсаторов), достигается более высокаяплотность размещения элементов на подложке. Они обладают меньшимивысокочастотными потерями и имеют более высокую радиационную стойкость(за счет использования меньшей номенклатуры химических элементов сбольшей атомной массой). В аналоговых системах повышенной сложности, гдетребуется высокая стабильность резисторов, предпочтительнее использоватьтонкопленочные гибридные ИС, которое требует значительного производства,также определяют выбор типа пленок.
Если требуется небольшое количествоизделий, то нецелесообразно создавать производство тонкопленочных ИС,которое требует значительно больших затрат, и предпочтение следует отдатьтолстопленочной технологии. Пленочные материалы для электронной техникиможно классифицировать с различных точек зрения. Например, могут быть,исходя из их толщины: тонкие (до 1 мкм), толстые пленки или покрытия (10мкм и более), а также образования промежуточные или средней толщины.Тонкие пленки в пределе приближаются к двухмерным объектам и их свойстваво многом определяются свойствами поверхности и явлениями, на нейпроисходящими. Толстопленочные покрытия в значительной метехарактеризуются объёмными процессами и схожи, поэтому с керамическимиили монокристаллическими материалами. С точки зрения пространственнойкристаллографическойориентациивтехникеиспользуютсякакнеориентированные пленки (Рис.
3.2, а.), в частности, на керамических илистеклообразных подложках, так и покрытия, обладающие ориентацией (Рис.3.2., б.), практически соответствующей кристаллографической оси носителя,т.е. близкие по свойствам к монокристаллам. Промежуточное положение35занимают текстурированные пленки, имеющие преимущественную ориентациюкристаллитов (Рис. 3.2, в.), что сходно со строением текстурированныхкерамических материалов.Рис. 3.2. Примеры ориентации кристаллитов в пленках: а) неориентированные кристаллиты; б) - ориентированные кристаллиты впленке на монокристаллической подложке; в) - текстурированная пленкасложного оксида на монокристаллической подложкеПленки могут быть, кроме того, компактными высокоплотными (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
