Введение. Основные термины и определения

 

Микроэлектроника - это раздел электроники, охватывающий исследование, разра­ботку (конструирование), изготовление и применение микроэлектронных изделий: элек­тронных устройств с высокой степенью миниатюризации.

Микроэлектронные изделия – это электронные устройства с высокой степенью миниатюризации.

Главная задача технологии микроэлектроники – создание устройств с минимальными размерами элементов, высокой степенью интеграции, стабильными характеристиками и высокой надежностью.

 

Интегральные микросхемы (ИМС) - микроэлектронные изделия, выполняющие оп­ределённые функции преобразования и обработки сигналов, имеющие высокую плот­ность упаковки электрически соединённых элементов, которые с точки зрения испыта­ний приёмки, поставки и эксплуатации рассматриваются как единое целое.

Элементом интегральной схемы (ЭИС) называют часть интегральной схемы (ИС), реализующую функцию какого-либо электрорадиоэлемента (ЭРЭ): резистора, конденса­тора, диода или транзистора. Эта часть схемы выполнена нераздельно от кристалла или её подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения испыта­ний приёмки, поставки и эксплуатации.

Компонентом ИС (КИС) называют часть ИС, реализующую функцию ЭРЭ, которая может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испыта­ниям приёмке, поставке и эксплуатации.

По способу изготовления и структуре различают полупроводниковые и плёночные ИС.

Полупроводниковой ИС называется микросхема, все элементы и межэлементные со­единения которой выполнены в объёме и на поверхности полупроводника.

Плёночной ИС называется микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде тонких плёнок, нанесённых на поверхность диэлектрической подложки. В зависи­мости от способа нанесения плёнок, а, следовательно, и их толщины различают тонкоплё­ночные ИС (толщина плёнки до 2х микрон) и толстоплёночные.

Гибридные ИС (ГИС) представляют собой комбинацию плёночных пассивных эле­ментов и дискретных активных (навесных) компонентов, выполненных на общей диэлек­трической подложке. ГИС - серийно выпускающиеся микросхемы.

Микросборка (МСБ) - микроэлектронное изделие, выполняющее определённые функции и состоящая из элементов, компонентов и кристалла ИС. Может иметь или не иметь собственного корпуса.

ГИС выполняются серийно, а МСБ выполняются на каком-то определенном предприятии для своих внутренних нужд.

Совмещённые ИС - микросхемы, у которых активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводникового кристалла, а пассивные - нанесены в виде плё­нок на изолированную поверхность того же кристалла. Создание совмещённых ИС по­зволяет повысить номиналы и стабильность резисторов и конденсаторов.

Плата ИМС – это подложка ГИС, на поверхности которой нанесены пленочные элементы микросхемы, межэлементные и межкомпонентные соединения и контактные площадки.

Полупроводниковая пластина – это заготовка из полупроводникового материала, используемая для изготовления полупроводниковых ИС.

Кристалл ИМС – это часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы полупроводниковой микросхемы межэлементные соединения и контактные площадки.

Плотность упаковки ИМС – это отношение числа элементов и компонентов к ее объему.

Степень интеграции ИМС – это показатель степени сложности микросхемы, характеризующаяся числом содержащейся в ней элементов и компонентов.

, где m – число элементов и компонентов, входящих в ИМС.

(Микросхема до 10 элементов – 1-я степень интеграции, до 100 элементов – 2-я и т.д.)

Серия ИМС – это совокупность типов ИМС, которые могут выполнять различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения.

Большая интегральная схема (БИС) - полупроводниковая ИС, имеющая много­уровневую конструкцию элементов с высокой степенью интеграции.

Большая гибридная интегральная схема (БГИС) - ГИС с высокой степенью инте­грации, имеющая, как правило, многоуровневую конструкцию компонентов и элементов.

Подложка ИМС – это заготовка, предназначенная для размещения на ней элементов гибридных и пленочных ИС, межэлементных и межкомпонентных соединений и контактных площадок.

Корпус ИМС – это часть конструкции ИМС, предназначенный для защиты микросхемы от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями по средствам выводов.

 

Из всех вышеперечисленных изделий наибольшее распространение получили ИС. Для классификации ИС можно использовать различные критерии:

· степень интеграции;

· физический принцип работы;

· выполняемые функции и т.д.

 

В общем случае разработку технологии ИС осуществляют в 3 этапа. На первом этапе на основании расчетов, выбора материалов и проведения экспериментов выбирается возможный способ изготовления.

На втором этапе рассматриваются различные варианты технологии и выбирается оптимальный.

На третьем этапе проводится практическая реализация оптимального варианта технологии.

Так как в микроэлектроники конструкция изделия взаимосвязана с технологией, то на 3-м этапе оптимизируется как технология, так и конструкция.

При изготовлении ИС применяется большое число различных физико-химических процессов.

 

Таким образом конструирование интегральных схем представляет собой многоэтапный процесс, тесно связанный с общим процессом проектирования электронной аппаратуры.

Процесс проектирования электронной аппаратуры условно можно разбить на этапы:

· разработка и согласование ТЗ на электронную аппаратуру;

· синтез функциональной схемы электронной аппаратуры;

· обоснование выбора методов реализации функциональных преобразователей;

· синтез принципиальных электрических схем, ИС, узлов электронной аппаратуры;

· разработка конструкций ИС и узлов электронной аппаратуры;

· разработка и обоснование выбора технологических методов изготовления ИС и узлов электронной аппаратуры;

· разработка конструкций электронной аппаратуры в целом;

· разработка технологий изготовления электронной аппаратуры;

· разработка методики измерений испытаний ИС и электронной аппаратуры;