МОСКОВСКИЙ

орденов Ленина, Октябрьской Революции

и Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. Э. Баумана

Реферат

на тему:

«Интегральные микросхемы и технологии их изготовления»

Студент: Гундорин Д. В.

Проверила: Соболева Н.С

Группа: СМ 5-51

Москва 2006г.

Содержание
Название раздела		Стр.
Раздел I. Общие сведения об интегральных микросхемах.		3
Раздел II. Технологии изготовления ИС		7
	1. Понятие о конструкции полупроводниковых интегральных микросхем	7
	2. Принципы построения и параметры базовых матричных кристаллов	10
	3.Технология изготовления пленочной части тонкопленочных ГИС	14
	4. Технология изготовления толстопленочных ГИС	14

Раздел I. Общие сведения об интегральных микросхемах.

Комплексная миниатюризация предполагает не только уменьшение массогабаритных показателей, но и снижение уровня потребляемой мощности, улучшение электрических характеристик.

Микроэлектронное изделие – Электронное изделие с высокой степенью интеграции

Степень интеграции определяется показателем K=lgN_э , где N_э - число элементов

Интегральная микросхема (ИС) - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и (или) накапливания информации, имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов), которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

В соответствии с ГОСТ среди интегральных микросхем можно выделить три основные группы:

1. полупроводниковые

2. пленочные

3. гибридные

Полупроводниковая интегральная микросхема - интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника. К недостаткам полупроводниковых интегральных схем следует отнести их чувствительность к перегреву и, особенно, радиации, сложность изготовления пассивных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), таких как резисторы, конденсаторы и т.п.

Пленочная интегральная микросхема - интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок. Частными случаями являются тонкопленочные интегральные микросхемы, пассивные электрорадиоэлементы которых изготовлены в виде совокупности тонких ( менее 1 мкм ) пленок, и толстопленочных – толщиной ( 10…15 мкм). Недостатки пленочных интегральных микросхем относится то, что полупроводниковые резисторы и конденсаторы имеют низкие характеристики, такие так же как и активные ЭРЭ, как транзисторы, диоды и т.п.

Элемент интегральной микросхемы - часть интегральной микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации.

Компонент интегральной микросхемы - часть интегральной микросхемы, реализующая функции какого-либо электрорадиоэлемента, которая может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации

Широкое распространение получили гибридные ИС – интегральные схемы, в которых применяются плёночные пассивные элементы и навесные элементы (резисторы, конденсаторы, диоды, оптроны, транзисторы), называемые компонентами ГИС. Электрические связи между элементами и компонентами осуществляются с помощью плёночного или проволочного монтажа. Реализация функциональных элементов в виде ГИС экономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированных вычислительных устройств и другой аппаратуры. Высоких требований к точности элементов в ТЗ нет. Условия эксплуатации изделия нормальные. Навесными элементами в микроэлектронике называют миниатюрные, обычно бескорпусные диоды и транзисторы, представляющие собой самостоятельные элементы. Иногда в гибридных ИС навесными могут быть и некоторые пассивные элементы, например, миниатюрные конденсаторы с такой большой емкостью, что их невозможно осуществить в виде пленок. Это могут быть и миниатюрные трансформаторы. В некоторых случаях в гибридных ИС навесными являются целые полупроводниковые ИС. Проводники от транзистора или от других навесных элементов присоединяются к соответствующим точкам схемы чаше всего методом термокомпрессии (провод при высокой температуре прижимается под большим давлением).

Принято различать ИС тонкопленочные, у которых толщина пленок не более 1 мкм, и толстопленочные, у которых толщина пленок значительно больше. Разница между этими ИС заключается не столько в толщине пленок, сколько в различной технологии их нанесения.

Оценка характеристик и областей применения полупроводниковых ИС и ГИС:

Характеристика для определения области использования	П/п ИС	ГИС
		Тонкопленочные	Толстопленочные
1.Диапазон сопротивлений	1	5	6
2.Точность, стабильность и др. характеристики R	1	6	5
3.Емкость конденсатора, точность, стабильность и пределы	1	5	5
4.Предельная мощность	1	4	6
5.Пригодность для СВЧ техники	1	6	4
6.Пригодность для производства аналоговых устройств	3	6	6
7.Пригодность для производства цифровых устройств	6	3	3
8.Степень интеграции и габариты	6	4	3
9.Надежность	6	4	5

Максимальная оценка – 6 баллов

Полупроводниковые ИС имеют наивысшую степень интеграции, надежность и пригодность для производства цифровых устройств. Однако к недостаткам можно отнести большие габариты, малый диапазон сопротивлений, малую точность и стабильность сопротивлений и емкостей.

ГИС имеют намного более высокий диапазон сопротивлений, точность и стабильность резисторов и конденсаторов, а так же высокую предельную мощность и пригодность для производства аналоговых устройств. При этом следует отметить, что толстопленочные ГИС имеют более высокую надежность, но менее высокую степень интеграции, нежели тонкопленочные.

Микросборка - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию обработки, хранения и передачи сигнала, проектируемое для конкретной РЭА с целью улучшения показателей ее миниатюризации, состоящее из элементов и компонентов, размещенных на общем конструктивном элементе – подложке или кристалле ( ОСТ 4 ГО.070.210 « Микросборки. Термины и определения»)

Элемент микросборки – ее часть, реализующая функцию какого-либо электро- или другого функционального элемента, которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации.

Микроблок - это совокупность микросборок , объединенных в едином корпусе и соединенных между собой.

Блок закрывается крышкой и герметизируется с помощью демонтируемого паяного шва.

Проводящие элементы, резисторы, контактные площадки, диэлектрики и межслойная изоляция выполняются в виде тонких или толстых пленок. В качестве компонентов в гибридных микросхемах применяются бескорпусные диоды и диодные матрицы, бескорпусные транзисторы и транзисторные матрицы, корпусные транзисторы и диоды в миниатюрном исполнении, бескорпусные полупроводниковые микросхемы, конденсаторы, трансформаторы с гибкими и жесткими выводами. Компоненты устанавливают на плату методом клеения и пайки или пайки. Располагать компоненты рекомендуется рядами, параллельными сторонам платы. Выводы длиной более 3 мм закрепляют точками клея на основе эпоксидных смол ЭД-20, ЭД-16

Функциональные узлы и блоки для микроэлектрон­ной аппаратуры могут быть выполнены как в виде по­лупроводниковых интегральных микросхем, печатных узлов, так и в виде гибридных интегральных микросхем.

Функциональные узлы и блоки первого типа харак­терны главным образом для цифровых устройств, а третьего типа - для устройств аналогового действия. Последнее обусловлено тем, что при построении устройств данного типа в наибольшей степени сказывают­ся такие ограничения интегральной электроники, как отсутствие катушек индуктивности, трансформаторов, конденсаторов большой емкости, а также сравнительно небольшая выходная мощность и др. Что же касается функциональных узлов и блоков, выполненных в виде печатных узлов, то они находят применение как в аналоговых, так и в цифровых устройствах, равно как и в устройствах с аналого-цифровым преобразо­ванием сигналов.

Базовый матричный кристалл (БМК) – микроэлектронное изделие, содержащее готовые несоединенные элементы, выполняющие определенные функции. Для того чтобы БМК выполнял определенные функции, необходимо соединить эти элементы в определенной последовательности в соответствии с заданной электрической принципиальной схемой.