I. Общие сведения о микросхемах и технологии их изготовления.

Доклад

Тема: «Гибридные и пленочные ИС»

Выполнила:

студентка 5 курса

КНиИТ, гр. 521

Туренко Снежана Александровна

Преподаватель:

Калинкин Михаил Юрьевич

г. Саратов, 2008 год

Содержание:

Введение …………………………………………………….3

I. Общие сведения о микросхемах и технологии их изготовления. ………………………………………………….4

II. Пленочные ИС…………………………………………………7

III. Гибридные ИС. Технология изготовления гибридных микросхем. Контроль и регулировка их параметров ……….10

IV. Монтаж резисторов, конденсаторов………………………….13

V. Монтаж диодов и транзисторов……………………………... 13

VI. Совмещенные интегральные микросхемы…………………...15

VII. Многокристальные гибридные интегральные микросхемы...15

Заключение…………………………………………………..16

Список использованных источников………………………17

Введение

Современное развитие электронной техники позволяет создавать РЭА, ЭВМ, аппаратуру связи, способные обеспечить решение сложных задач. Одновременно с усложнением аппаратуры резко возрастает число элементов, входящих в ее состав, следовательно, становятся важными проблемы ее микроминиатюризации.

Первые попытки миниатюризации РЭА были направлены на уменьшение размеров радиоэлементов и в первую очередь на создание миниатюрных электровакуумных и полупроводниковых приборов, резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, переключателей.

Разработка радиоэлементов в миниатюрном исполнении привела к появлению модулей, микромодулей и микросборок, а объемный (навесной) монтаж аппаратуры — к замене печатным монтажом. Модульная и микромодульная конструкции позволили существенно уменьшить массу и габариты аппаратуры по сравнению с объемным монтажом, повысить надежность ее работы и снизить трудоемкость производственного процесса. Модульное и микромодульное конструирование радиоаппаратуры изменили характер производства: значительно повысилась степень механизации и автоматизации, упростились сборочно-монтажные и регулировочные работы благодаря тщательной отработке, наладке и тренировке модулей (микромодулей или микросборок) до установки их в блоки. В настоящее время выпускают большую номенклатуру микросборок, микромодулей и аппаратуры на их базе.

Основной тенденцией в конструировании РЭА и ЭВМ в последние годы является комплексная микроминиатюризация — микроэлектроника.

Микроэлектроника — это область электроники, охватывающая проблемы исследования, конструирования, изготовления и применения микроэлектронных изделий (ИМС).

I. Общие сведения о микросхемах и технологии их изготовления.

Тактико-технические, конструктивно-технологические, эксплуатационные и экономические характеристики ЭВМ и систем определяют примененные в них микросхемы, выполняющие функции преобразования, хранения, обработки, передачи и приема информации.

Микросхемой (интегральной микросхемой - ИМС, интегральной схемой - ИС) называют функционально законченный электронный узел (модуль), элементы и соединения в котором конструктивно неразделимы и изготовлены одновременно в едином технологическом процессе в общем кристалле-основании.

Теория, методы расчета и изготовления микросхем составляют основу микроэлектроники - современной наукоемкой отрасли техники.

По конструктивно-технологическому исполнению микросхемы делятся на полупроводниковые и гибридно-пленочные. Полупроводниковые микросхемы имеют в своей основе монокристалл полупроводникового материала (обычно кремния), в поверхностном слое которого методами литографии и избирательного легирования создаются транзисторы, диоды, резисторы и (иногда) конденсаторы, а соединения между ними формируются по поверхности кристалла с помощью тонкоплёночной технологии. Полупроводниковые микросхемы могут быть однокристальными (монолитными) и многокристальными (микросборками). Однокристальная микросхема может иметь индивидуальный герметизированный корпус с внешними выводами для монтажа на коммутационной (печатной) плате, или быть бескорпусной и входить в состав микросборки.

Многокристальная микросхема (микросборка) представляет собой совокупность бескорпусных микросхем, смонтированных на общей коммутационной плате. В качестве компонентов в микросборке могут присутствовать бескорпусные согласующие резисторы и развязывающие конденсаторы. Вследствие высокой насыщенности связей коммутационная плата выполняется многоуровневой и, таким образом, является миниатюрным аналогом многослойной печатной платы. При изготовлении коммутационной платы может быть использована как тонкоплёночная, так и толстоплёночная технологии.

В качестве активных элементов в полупроводниковых микросхемах используются униполярные (полевые) транзисторы со структурой “металл – диэлектрик (оксид) – полупроводник” (МДП- или МОП-транзисторы) и биполярные транзисторы. В соответствии с этим все полупроводниковые микросхемы делятся на три основные вида: биполярные, униполярные (МДП или МОП) и биполярно-полевые.

Число элементов в интегральной микросхеме характеризует ее степень интеграции. По этому параметру все микросхемы условно делят на малые (МИС – до 102 элементов на кристалл), средние (СИС – до 103), большие (БИС – до 104), сверхбольшие (СБИС – до 106), ультрабольшие (УБИС – до 109) и гигабольшие (ГБИС – более 109 элементов на кристалл).

Наиболее высокой степенью интеграции обладают цифровые интегральные схемы с регулярной структурой: схемы динамической и статической памяти, постоянные и перепрограммируемые ЗУ. Это связано с тем, что в таких схемах доля участков поверхности ИС, приходящаяся на межсоединения, существенно меньше, чем в схемах с нерегулярной структурой.

Рис. 1.1. Укрупненная схема технологического процесса изготовления полупроводниковых (монолитных) ИС.

Электронный элемент – это конструктивно самостоятельное образование, выполняющее одну элементарную функцию (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности).

Электронная схема реализуется на основе многих дискретных элементов (запоминающий элемент, усилительный каскад, логический элемент). Функциональный модуль образуется при соединении нескольких элементарных схем в одну конструктивно законченную сборочную единицу.

Узел – конструктивное объединение нескольких модулей.

Использование специальной технологии изготовления тонких слоев различной проводимости на изоляционной подложке или целенаправленное изменение проводимости в определенных зонах полупроводникового материала позволило реализовать и объединить различные электрические функции в едином технологическом процессе. При установке такого элемента в корпус с необходимыми выводами получают микросхему (МС). Одна МС заменяет несколько элементарных схем, выполненных на основе дискретных элементов. В настоящее время используют две разновидности технологических процессов изготовления МС:

1) тонкопленочные процессы,

2) полупроводниковые процессы.

Так как тонкопленочная технология позволяет изготовлять только пассивные элементы, а полупроводниковая-активные элементы, то целесообразно использовать их комбинацию. Это приводит к созданию гибридных интегральных МС. Понятия плёночная технология включает в себя процессы термовакуумного испарения и катодного распыления, также трафаретная печать. А теперь обо всем по порядку.

Интегральная Схема – это интегральная микросхема, микроминиатюрное электронное устройство, все или часть элементов которого нераздельно связаны конструктивно и соединены между собой электрически. Различают 2 основных типа ИС.: полупроводниковые (ПП) и плёночные.

Рис.2. Полупроводниковая интегральная схема

ПП ИС. (рис.2) изготавливают из особо чистых ПП материалов (обычно кремний, германий), в которых перестраивают саму решётку кристаллов так, что отдельные области кристалла становятся элементами сложной схемы. Маленькая пластинка из кристаллического материала размерами ~1 мм2 превращается в сложнейший электронный прибор, эквивалентный радиотехническому блоку из 50—100 и более обычных деталей. Он способен усиливать или генерировать сигналы и выполнять многие другие радиотехнические функции.

Технология изготовления ПП ИС обеспечивает одновременную групповую обработку сразу большого количества схем. Это определяет в значительной степени идентичность схем по характеристикам. ПП ИС имеют высокую надёжность за счёт использования планарного процесса изготовления и значительного сокращения числа микросоединений элементов в процессе создания схем.

ПП ИС развиваются в направлении всё большей концентрации элементов в одном и том же объёме ПП кристалла, т. е. в направлении повышения степени интеграции ИС Разработаны ИС, содержащие в одном кристалле сотни и тысячи элементов. В этом случае ИС превращается в большую интегральную систему (БИС), которую невозможно разрабатывать и изготовлять без использования электронных вычислительных машин высокой производительности.

Далее рассмотрим подробнее Пленочные и Гибридные ИС.