Введение. Интегральные микросхемы, как приборы нового типа, Микроэлектроника. Основные понятия., Основные параметры ИС - Основы микроэлектроники

Микроэлектроника. Основные понятия.

Микроэлектроника - это раздел электроники, охватывающий исследования и разработку качественно нового типа электронных приборов (интегральные микросхемы (ИС, ИМС)) и принципов их применения.

Интегральные схемы (ИС) - совокупность большого количества взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и т. д.) ,изготовленных в едином техническом цикле на одной и той же несущей конструкции (подложке) и выполняющих определенную функцию преобразования информации.

Интегральные схемы как качественно новый тип приборов:

Ь ИС самостоятельно выполняют законченную сложную функцию.

Ь Повышение функциональности ИС не сопровождается ухудшением основных показателей, а наоборот способствует их улучшению.

Ь Предпочтительность активных элементов перед пассивными.

Ь Маловероятен разброс параметров у смежных элементов, так как они расположены друг от друга на расстоянии нескольких микрон.

Основные параметры ИС
    1) Функциональная сложность ИС характеризуется степенью интеграции, то есть количеством элементов на кристалле: k = ln*N, где N - количество элементов. 2) Плотность упаковки - количество элементов на единицу площади кристалла. На данный момент достигнута плотность в 100.000 элементов на квадратный миллиметр.

Классификации ИМС

По конструктивно-технологическому исполнению:

Полупроводниковые (монолитные)

Гибридные

Прочие

Биполярные

(ТТЛ, ТТЛШ, И2Л, ЭСЛ)

Униполярные (p-канальные, n-канальные, КМОП)

БиМОП

Тонкопленочные

(1-2 мкм)

Вакуумные

Толстопленочные

(более 2 мкм)

Керамические

По степени интеграции различают:

Интегральная схема

Степень интеграции

Количество элементов

ИС

K ? 2

N ? 100

СИС

2 ?k ? 3

N ? 1.000

БИС

3 ?k ? 4

N ? 10.000

СБИС

4 ? k ? 6

N ? 10.000.000

УБС

K > 6

N > 10.000.000

По функциональному назначению ИС подразделяются на:

    1) Аналоговые - генераторы, усилители, детекторы, формирователи, фильтры частот, устройства задержки сигналов, преобразователи, модуляторы. 2) Цифровые - триггеры, логические ИС, запоминающие устройства, устройства для обработки цифровой информации.

По применению в аппаратуре:

    1) общее применение. 2) специальное применение.

По конструктивному исполнению:

    1) Корпусные. 2) Безкорпусные.

По технологии производства:

    1) Кремниевая технология. 2) Арсенид-галлиевая технология. 3) Кремний-германиевая технология.

Система условных обозначений ИМС.

1) Тип корпуса ИМС:

К - широкого применения,

Р, А - пластмассовый корпус,

С, И - стеклокерамический корпус,

М - металлокерамический или керамический корпус,

Е - металлополимерный корпус.

Если после К не стоит буквы, а после единицы стоит Б (К_140УД1Б-2) то ИМС бескорпусная.

    2) Конструктивно-технологическое исполнение: 1,6 - ИМС на биполярных транзисторах, 5, 7 - ИМС на полевых транзисторах, 2, 4 - гибридные ИМС, 3, 8 - резервные. 3) Номер серии ИМС. 4) Принадлежность схемы по функциональному назначению. 5) Порядковый номер разработки в данной серии (1 или 2 цифры). 6) Тип выводов ИМС: 1 - гибкие выводы, 2 - ленточные выводы, 3 - жесткие выводы.

Для изготовления ИМС используют групповой метод, т. е. на одной и той же пластине изготавливается большое количество ИМС, если позволяет технологический процесс одновременно обрабатывается сразу несколько таких пластин.

Элемент - часть микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента (транзистора, диода и т. д.), которая не может быть выделен как самостоятельное изделие.

Компонент - часть микросхемы, выполняющая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая может быть выделена, как самостоятельное изделие.

Пленочная ИС (ПИС) - микросхема элементы которой выполнены в виде разного рода пленок нанесенных на поверхность диэлектрической подложк.

Гибридная ИС (ГИС) - микросхема которая представляет собой комбинацию пленочных пассивных элементов и активных компонентов расположенных на общей диэлектрической подложке (активные компоненты являются навесными).

Совмещенная ИС (СИС) - микросхема, у которой активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводникового кристалла, а пассивные элементы нанесены в виде пленок на предварительно изолированную поверхность того же кристалла.

Полупроводниковая ИС (ППИС) - микросхема все элементы которой выполнены в приповерхностном слое или в объеме полупроводникового кристалла.

После окончания всех основных технологических операций пластина с ИМС поступает на операции тестового контроля электрических параметров. На этом этапе отбраковываются и маркируются все ИМС параметры которых не соответствуют требуемым значениям. Затем пластина разделяется на отдельные кристаллы (ИМС) методом скрайбирования (либо с помощью алмазного резца либо с помощью лазера), затем пластину ломают на отдельные кристаллы и годные чипы монтируют в корпуса.

Скрайбирование - самый быстрый, высокопроизводительный метод разделения групповой мультиплицированной заготовки на отдельные печатные платы, имеющий низкую себестоимость.

Скрайбирование алмазным резцом.

1 - режущая грань резца; 2 - дорожки для скрайбирования в слое защитного диэлектрика; 3 - полупроводниковые микросхемы; 4 - кремниевая пластина. а) - нанесение рисок; б) - пластина с рисками; в) - конструкция алмазной пирамиды.

Лазерное скрайбирование.

А) - Схема лазерного скрайбирования полупроводниковых пластин; б) - Разламывание полупроводниковых пластин на кристаллы валиком: 1 - валик; 2 - защитная пленка; 3 - кристалл. в) - Разламывание полупроводниковых пластин прокатыванием между валиками: 1 - пластина; 2 - упругий валик; 3 - защитная пленка; 4 - стальной валик; 5 - пленка-носитель.

Похожие статьи




Введение. Интегральные микросхемы, как приборы нового типа, Микроэлектроника. Основные понятия., Основные параметры ИС - Основы микроэлектроники

Предыдущая | Следующая