Интегральные микросхемы

1. Интегральные микросхемы

2. Интегральная микросхема (ИМС) – изделие, состоящее из микроминиатюрных электронных компонентов, изготовленных в едином

технологическом процессе и
функционирующих как одно
целое.

3.

1958 г.
Джек Килби (Texas Instruments)
Курт Леговец (Sprague Electric)
Роберт Нойс (Fairchild
Semiconductor)

4. Классификация ИМС

По технологии
изготовления
По степени интеграции
ИМС
Kи=Lg(N)
N – кол-во элементов
МИС – Kи ~1
пленочные
СИС – Ки ~ 2
полупроводниковые
БИС – Ки ~ 4
гибридные
СБИС – Ки ~ 5 и более
По виду обрабатываемого сигнала
аналоговые
цифровые
цифро-аналоговые

5. Примеры микросхем

Аналоговые: операционные усилители,
генераторы, выпрямители, детекторы.
Цифровые: элементы логики (и, или,
не), триггеры, счетчики регистры,
микросхемы памяти, микропроцессоры.
Цифро-аналоговые:
микроконтроллеры.
АЦП,
ЦАП,

6. Пленочные ИМС

Только пассивные компоненты
Резисторы до 106 Ом
Конденсаторы до 10 000 пФ
Катушки индуктивности до
10 мкГн

7. Полупроводниковые ИМС

Пассивные и активные компоненты создаются в
толще полупроводника

8. Гибридные ИМС

Пассивные пленочные элементы + активные
навесные (бескорпусные диоды и транзисторы)

9. Сравнение технологий

Полупроводниковые
Гибридные
1. Большое число
1. Сравнительная простота
компонентов
технологии
2. Уменьшение числа
2. Возможность подгонки
контактов между
параметров
+
разнородными
материалами
3. Компактность и
повышенная прочность
1. Большой разброс
1. Небольшое число
параметров пассивных активных элементов
элементов
2. Плохие массогабаритные
- 2. Сложность изготовления показатели
3. Выпуск оправдан
малыми партиями

10. Производство гибридных ИМС

11. Основные этапы производства полупроводниковых микросхем

12.

1. Выращивание цилиндрических
монокристаллов кремния
Длина 3 м
Диаметр до 50 см

13.

2. Получение монокристаллических
пластин кремния
Механическая обработка слитка:
- отделение затравочной и хвостовой части слитка;
- шлифовка одного или нескольких базовых срезов;
- резка алмазными пилами слитка на пластины.
- удаление на абразивном материале SiC или Al2O3 удаляются
повреждения высотой более 10 мкм.
Травление:
Травление поверхности Si в смеси растворов щелочей натрия.
Полирование - получение зеркально гладкой поверхности.

14. 3. Формирование оксидной пленки на поверхности пластины

15. 4. Фотолитография 4.1 Нанесение слоя фоторезиста

16. 4.2 экспонирование

Используют:
Глубокое
ультрафиолетовое
излучение λ = 248 нм
Сверхжесткое
ультрафиолетовое
излучение λ = 13 нм

17. 4.3 Травление

Удаление в
нужных местах
диоксида кремния
методом
плазменного
травления

18. 5. Ионная имплантация

Результатом
указанных процессов
является образование
одного слоя ИМС
При создании СБИС
слоев может быть
несколько

19. Повторение предыдущих этапов для формирования нужного числа слоев

20. Заключительный этап

Резка пластин на
отдельные элементы
– чипы
Тестирование работы
чипов
Сборка в корпус
Повторное
тестирование
Сортировка

21. Вопросы

1. Дайте определение интегральной микросхемы.
2. Перечислите виды микросхем по технологии изготовления.
3. Перечислите виды микросхем по степени интеграции.
4. Перечислите виды микросхем по обрабатываемому сигналу.
5. Назовите преимущества полупроводниковых микросхем
перед гибридными.
6. Назовите преимущества гибридных микросхем перед
полупроводниковыми.
7. Перечислите этапы производства гибридных микросхем.
8. Перечислите этапы производства полупроводниковых
микросхем.
9. Почему при экспонировании в процессе производства
полупроводниковых ИМС применяют определенную длину
волны излучения?