Чернозубов, Юрий Сергеевич

Оглавление

Тема 1 1

Характеристика производства МЭИ. 1

Тема 2 4

Элементы конструкций МЭИ. 4

16.Тема 3 7

17.Тонкопленочные проводники и контактные площадки. 7

118.Тема 4 10

119.Эпитаксия. 10

149.Тема 5 12

150.Пленки на Si и других полупроводниках. 12

188.Тема 6 15

189.Литография. 15

247.Тема 7 19

248.Диффузия. 19

300.Тема 8 25

301.Тонкопленочная технология. 25

340.Тема 9 27

341.Влияние технологических факторов на свойства тонкопленочных элементов. 27

382.Тема 10 32

383.Методы ионного распыления. 32

398.Тема 11 34

399.Технология производства биполярных ИМС с диодной изоляцией элементов (обратно-смещенным p-n-переходом). 34

442.Тема 12 39

443.Технология изготовления МДП-микросхем. 39

457.Тема 13 41

458.Технологические процессы изготовления плат гибридных интегральный микросхем (ГИМС), гибридных больших интегральных схем (ГБИС) и микросборки (МС). 41

576.Тема 14 45

577.Толстопленочная технология. 45

Тема 1 Характеристика производства мэи.

Этапы развития электроники:

1. Изобретение радиоприемника А.С. Поповым – устройство передачи сигналов.

2. Изобретение вакуумного диода (Дж. Флеминг) и триода (Л. Форест).

3. Изобретение транзистора (В. Шокли, Д. Бардин, У. Браттейн) – полупроводниковая электроника.

4. Разработка и производство первых ИМС.

5. Создание устройств функциональной электроники.

Какие задачи решает микроэлектроника:

1. Уменьшение массы и габаритов.

2. Сокращение времени на затраты и проектирование, выпуск.

3. Уменьшение уровня энергии.

4. Повышение надежности.

Классификация МЭИ, термины и понятия.

Микроэлектронные изделия (МЭИ) – электронные устройства, с высокой степенью миниатюризации (больше 5 элементов в 1 см³.

Интегральные микросхемы (ИМС) – это МЭИ для преобразования и обработки сигнала, имеет высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (компонентов, кристаллов).

Элемент – часть ИМС:

• выполняет функцию ЭРЭ (электро-радио элемента);

• неотделима от пластины;

• не является самостоятельным изделием.

Компонент – выполняет функцию ЭРЭ, отделим от пластинки и кристалла, является самостоятельным элементом.

Полупроводниковая ИМС — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия, оксид гафния).

Пленочные микросхемы – все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде пленок. Пленочные микросхемы бывают тонко- и толстопленочные.

Тонкопленочные ИМС - это схемы, элементы которых совместно с межсоединениями создаются в виде тонких пленок, (проводящих, резистивных, диэлектрических и полупроводниковых) разных материалов, осажденных на общей стеклянной или керамической подложке.

Толстопленочные ИМС- это схемы, отличающиеся от тонкопленочных прежде всего тем, что они изготовлены путем вжигания окислов, расположенных на керамической подложке. Их применение ограничено, хотя встречаются чаще, чем тонкопленочные схемы. Толстопленочные схемы охватывают лишь пассивные схемы.

Тонкопленочные ИМС: 1 мкм ≤ 10000 Å. Толстопленочные ИМС: больше 10000 Å.

Гибридная микросхема (также микросборка) — кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.

Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит тонкоплёночные(толстоплёночные)пассивные элементы размещённые на поверхности.

Корпус ИМС – часть конструкции ИМС для защиты от внешних воздействий и соединений с внешними электрическими цепями.

Подложка – заготовка из диэлектрического материала дл формирование элементов соединений и контактных площадок.

Полупроводниковая пластина – заготовка из полупроводникового материала для изготовление полупроводниковых ИМС.

Кристалл – часть пластины в объеме и на поверхности которой формированы элементы, компоненты.

Контактная поверхность – металлизированный участок поверхности (металлизированная пленка).

Бескорпусная ИМС – микросхема без корпуса.

Вывод бескорпусной ИМС – предназначен для электрического или механического соединения.

Степень интеграции ИМС:

k=lgN; 10^k=N, где N – число элементов и компонентов ИМС.

• малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,

• средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,

• большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле,

• сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле,

• ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле,

• гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.

Классификация ИМС по конструктивно-технологическим признакам:

ИМС:

• полупроводниковые ИМС;

• пленочные ИМС;

• ГИМС;

• БИС;

• СВЧ;

• Другие.

1. Полупроводниковые ИМС:

• с активным основанием (Si, Ge, GeAs);

• монолитные

1 – алюминиевые проводники, контактные площадки электроды конденсаторов,

2 – диэлектрик SiO₂,

3 – резистивная полоска Cr.

• совмещенные полупроводниковые ИМС, в которых все активные и часть пассивных формируются в объеме пластины, а остальная часть пассивных формируется на поверхности окисла покрывающие полупроводниковые пластины

1 – алюминиевые проводники, контактные площадки электроды конденсаторов,

2 – диэлектрик SiO₂,

3 – резистивная полоска Cr.

• с пассивным основанием.

2. Пленочные ИМС:

• тонкопленочные;

• толстопленочные.

3. ГИБС:

• тонкопленочные;

• толстопленочные.

• Полупроводниковая технология.

• Особенности полупроводниковой технологии:

1. ИМС как правило самых малых размеров и массы.

2. Наиболее полно реализуется интегрально-групповой процесс.

3. Микросхемы, создаваемые по полупроводниковой технологии – это микросхемы малой мощности и с большим количеством идентичных элементов.

4. Полупроводниковая технология - это самый дешевый метод при крупносерийном и массовом производстве.

5. Для изготовления активных элементов.

• Пленочные технологии.

1. Применяются там, где пассивных элементов больше, чем активных.

2. Применяются там, где необходимы пассивные элементы с более высокими характеристиками.

3. Применяются для СВЧ ИМС.

4. Применяются там, где необходимо совмещение в одной ИМС разнотипных полупроводниковых приборов (например: диода Шокли, полевые, биполярные и т.п.).

• Особенности пленочной технологии:

1. Если при изготовлении ИМС не требуются точные допуски.

2. Это самая простая и дешевая технология.

3. Изготовление пассивной части больших номиналов и мощности.

4. Работают на частотах до 18 ГГц.

• Тонкопленочные технологии.

• Особенности тонкопленочной технологии:

1. Наиболее высокочастотные (до 30 ГГц).

2. Самое прецизионное (наиболее точное) выполнение размеров и коммутаций.