2.2. Общие сведения о технологии изготовления интегральных микросхем

В зависимости от технологии изготовления интегральные схемы (ИС) могут быть : полупроводниковыми, пленочными или гибридными. В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводника. В ПЛЕНОЧНОЙ ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены только в виде пленок проводящих и диэлектрических материалов. Различают тонкопленочные и толстопленочные ИС. К ТОНКОПЛЕНОЧНЫМ условно относят ИС с толщиной пленок до 1 мкм, а ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫМ - ИС с толщиной пленок свыше 1 мкм. Качественные различия определяются технологией изготовления пленок.

Элементы тонкопленочных ИС наносятся на подложку, как правило, с помощью термовакуумного осаждения или катодного распыления; а элементы толстопленочных ИС изготавливаются преимущественно методом шелкографии с последующим вжиганием. ГИБРИДНЫЕ микросхемы содержат на подложке кроме пленочных элементов простые и сложные компоненты (например, кристаллы полупроводниковых ИС). Частным случаем гибридной ИС является многокристальная ИС (совокупность нескольких безкорпусных ИС на одной подложке). Преимущества ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИС перед ГИБРИДНЫМИ таковы :

- более высокая надежность вследствие меньшего числа контактных соединений;

-большая механическая прочность благодаря меньшим (примерно на порядок) размерам элементов;

- меньшая себестоимость изготовления полупроводниковых ИС вследствие более эффективного использования преимуществ групповой технологии.

В зависимости от функционального назначения ИС делятся на две основные категории - аналоговые и цифровые.

АНАЛОГОВЫЕ ИС (АИС) предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции.

ЦИФРОВЫЕ ИС (ЦИС) преобразовывают и обрабатывают сигналы, выраженные в двоичном или другом коде. Вариантом определения ЦИС является термин ЛОГИЧЕСКАЯ ИС (ЛИС).

В полупроводниковых ИС в качестве активных элементов могут использоваться биполярные и полевые транзисторы. Полупроводниковые ИС (особенно цифровые) с биполярными транзисторами отличаются высоким быстродействием. Полупроводниковые цифровые ИС на полевых транзисторах со структурой n-МОП отличаются самой высокой плотностью упаковки и наименьшей стоимостью изготовления. Цифровые ИС со структурой КМОП очень экономичны и обладают высоким быстродействием.

2.2.1. Материалы для изготовления полупроводниковых ис

Для изготовления полупроводниковых ИС используются в большинстве случаев пластины монокристаллического кремния p-типа или n-типа проводимости. В качестве легирующих примесей, с помощью которых изменяют проводимость исходного материала пластины, применяют соединения бора, сурьмы, фосфора, алюминия, галлия, индия, мышьяка, золота и др. Для создания межсоединений и контактных площадок используют алюминий, медь или золото. Весьма перспективен как материал проводников - кристаллический поликремний (который не обладает полупроводниковыми свойствами). Как материал диэлектрических покрытий и изоляции элементов используют двуокись кремния или нитрид кремния. Применяемые материалы должны обладать очень высокой чистотой: содержание молекул примесей в большинстве материалов, используемых при изготовлении полупроводниковых микросхем, не должно превышать 1Е-5...1Е-9 от количества молекул основного материала.