2.2. Основні терміни і визначення в мікроелектроніці

Мікроелектроніка - галузь електроніки, яка охоплює проблеми і задачі розробки, конструювання, виготовлення і застосування мікро­електронних виробів. Мікроелектронними називають вироби з висо­ким ступенем мініатюризації.

Інтегральна мікросхема (ІМС) - мікроелектронний виріб з висо­кою щільністю пакування електрично з’єднаних елементів або елементів і компонентів, який виконує певну функцію перетворення і оброб­ки електричних сигналів і з точки зору конструктивно-технологічних і експлуатаційних вимог розглядається як одне ціле. Елемент ІМС ­– частина інтегральної мікросхеми (наприклад, транзистор, діод, кон­денсатор), яка не відокремлена від кристала або основи і з точки зору вимог до випробувань, пакування, постачання і експлуатації не може розглядатись як самостійний виріб. На відміну від елемента компонент, який є частиною ІМС і який реалізує функцію якого-небудь електрорадіоелемента, можна виділити як самостійний виріб (напри­клад, мініатюрний резистор у гібридній інтегральній мікросхемі).

За принципом будови інтегральні мікросхеми поділяються на такі основні типи: напівпровідникові ІМС, плівкові ІМС і мікрозбірки. Плівкові ІМС, які, в свою чергу, поділяються на тонкоплівкові і товстоплівкові, як правило, складаються з елементів, і компонентів і називаються в цьому разі гібридними ІМС.

Напівпровідниковою інтегральною мікросхемою називають ІМС, яка має один кристал напівпровідника, в об'ємі і на поверхні якого спе­ціальними технологічними методами виконані всі елементи, міжелементні з'єднання і контактні площинки мікросхеми.

Кристал напівпровідника являє собою частину напівпровідникової пластини (заготовки із напівпровідникового матеріалу), яка викорис­товується для виготовлення напівпровідникових інтегральних мікросхем.

Гібридною інтегральною мікросхемою називають ІМС, яка має діелектричну основу, а пасивні елементи (R, L, С) на її поверхні виконують у вигляді одношарових або багатошарових плівкових струк­тур, з'єднаних нерозривними плівковими провідниками. Напівпровід­никові прилади, в тому числі ІМС та інші компоненти (мініатюрні кон­денсатори, резистор и і індуктивності великих номіналів), розміщені на основі у вигляді дискретних навісних деталей. До числа гібридних від­носять також мікросхеми, які складаються з кількох кристалів, з'єд­наних між собою і змонтованих в одному корпусі (багато кристальні ІМС).

На практиці широко застосовуються ІМС, виготовлені з використанням як напівпровідникової, так і плівкової технології. Оскільки кожний із цих технологічних способів має свої переваги, то обидва ти­пи ІМС взаємно доповнюють один одного. Слід відзначити, що збіль­шення числа технологічних операцій виготовлення гібридних ІМС при­зводить до зростання їх вартості і зниження надійності в порівнянні з напівпровідниковими і чисто плівковими мікросхемами. Проте гіб­ридні ІМС широко застосовуються порівняно невеликими серіями для розв’язання вузькоспеціальних задач.

Мікрозбіркою називають мікроелектронні вироби, які складаються э елементів, компонентів, інтегральних мікросхем і інших електрора­діоелементів, з’єднаних між собою певним способом для виконання певної функції, і розробляються конструкторами конкретної радіо­електронної апаратури, щоб покращити показники її в мініатюриза­ції. За конструктивним виконанням мікрозбірки поділяються на пло­щинні і об'ємно-площинні. Елементи і компоненти мікрозбірки пло­щинної конструкції розміщені в одній площині, а в мікрозбірки об'­ємно-площинної конструкції елементи і компоненти розміщені на двох і більше площинах. Із мікрозбірок компонують мікроблок.

Мікроблок - мікроелектронний виріб, який, крім мікрозбірок, може також мати інтегральні мікросхеми та інші компоненти у різних поєднаннях.

За характером виконуваних функцій ІМС поділяються на дві ка­тегорії: аналогові й цифрові.

Аналогові ІМС виконують функції перетворення і обробки елект­ричних сигналів, які змінюються за законом неперервної функції. Окремим випадком аналогової ІМС є лінійна мікросхема з лінійною характеристикою. Аналогові ІМС застосовуються як підсилювачі, генератори гармонічних сигналів, детектори , фільтри.

Цифрові ІМС призначені для обробки і перетворення електричних сигналів, які змінюються за законом дискретної функції. Окремим ви­падком цифрової ІМС є логічна мікросхема.

Інтегральні мікросхеми розробляються і виготовляються у вигля­ді серій.

Серія ІМС - сукупність типів інтегральних Мікросхем, які ви­конують різні функції, але мають єдину конструктивно–технологічну будову і призначені для спільного застосування в радіоелектронній апаратурі. Всі ІМС однієї серії мають, як правило, однаковий корпус.

Корпус ІМС - частина конструкції ІМС, яка захищає кристал або основу, а також елементи і компоненти мікросхеми від зовнішнього впливу і забезпечує з'єднання із зовнішніми електричними колами за допомогою виводів.

Кількісно рівень розвитку інтегральної техніки визначається показником, який називається рівнем інтеграції. Він являє собою су­марне число елементів і компонентів N, які знаходяться в ІМС. Часто також користуються поняттям густина упакування ІМС в одиниці об'єму - відношенням числа елементів і компонентів мікросхеми до її об'єму без урахування об’єму виводів. Ступінь складності ІМС ха­рактеризують коефіцієнтом К, який називають ступенем інтеграції і визначають за формулою К = lg N. При цьому ІМС з числом елементів до 10 - це мікросхеми 1-го ступеня, а з числом елементів і компонентів від 11 до 100 ІМС - 2-го ступеня інтеграції. Аналогічно ІМС з числом елементів і компонентів від 101 до 1000, від 1001 до 10000 і від 10001 до 100000 належать до ІМС 3-го, 4-го і 5-го ступенів інтеграції. При обчисленні К його заокруглюють по найближчого більшого цілого числа. Складні ІМС з високим ступенем інтеграції К = 3 ... 5 належать до групи великих інтегральних мікросхем (ВІС) і при К > 5 - надвеликих інтегральних мікросхем (HBІС).