Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Интегральная микросхема – система элементов (диодов, транзисторов и т.п) изготовленных в едином технологическом цикле за один раз на одной конструкции (подложке), выполняющая определенную функцию преобразования информации.

Классификация ИС:

По конструктивно-технологическому исполнению:

· Полупроводниковые - все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле(например, кремния, германия,арсенида галлия, оксид гафния).

· Пленочные - все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок на диэлектрической подложке(стекло,керамика):

o толстоплёночная интегральная схема;

o тонкоплёночная интегральная схема.

· Гибридные - кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.

· Совмещенные - кроме полупроводникового кристалла содержит тонкоплёночные (толстоплёночные) пассивные элементы, размещённые на поверхности кристалла.

По степени интеграции

Кол-во элементов на кристалле K = lg n , где n - число транзисторов

В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:

· малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле, К<2

· средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,2<K<3

· большая интегральная схема (БИС) — до 10 тыс. элементов в кристалле,2<K<5

· сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тыс. элементов в кристалле.5<K<6

· ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 млрд элементов в кристалле(K>6) и гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд

По функциональному назначению

· цифровые (для обработки сигналов, заданных в виде дискретной последовательности (логические микросхемы, триггеры, запоминающие устр-ва))

· аналоговые (обработка сигналов заданных в виде непрерывных функций :генераторы, усилители, детекторы; устр-ва задержки сигналов(линии задержки);устр-ва селекции сигналов)

· вычислительные уст-ва

· ист питания

· базовые матричные кристаллы

· пзс-матрицы

Применение

· общего

· специального назначения

Конструктивное исполнение

· корпусные

· безкорпусные

Технологии(материал из которого сделана подлож и элем)

· Кремниевая si

· кремниево галивая si - ge

· арсенид галлия GaAs

Технология изготовления ИС

Используется групповой метод и пленарная тех-гия.

Групповой - одновременно на одной пластине изгот большое кол-во ИС.

Пленарная тех-гия (плоскостная)- все элем-ты ИС и связи между ними формируются в одной плоскости(реже в 2х или нескольких).

1. Изготовление подложки из кремния

А) необходимо получить кремний и очистить его

Монокристаллические слитки кремнияполучают обычно путем кристаллизации из расплава – методом Чохралъского. При этом методе стержень с затравкой (в виде монокристалла кремния) после соприкосновения с расплавом медленно поднимают с одновременным вращением. При этом вслед за затравкой вытягивается нарастающий и застывающий слиток.

Б) резка слитка на пластины толщиной 0.5мм.

В) шлифование

Г) полировка (механическая, хим-ое травление)

Д) очистка и обезжиривание в органических растворителях

2. Эпитаксия

Эпитаксией называют процесс наращивания монокристаллических слоев на подложку, при котором кристаллографическая ориентация наращиваемого слоя повторяет кристаллографическую ориентацию подложки.

3. Термическое окисление

Окисление кремния – один из самых характерных процессов в технологии современных ИС. Получаемая при этом пленка двуокиси кремния (Si02) выполняет несколько важных функций, в том числе:

· функцию защиты – пассивации поверхности и, в частности, защиты вертикальных участков p–n-переходов, выходящих на поверхность;

· функцию маски, через окна которой вводятся необходимые примеси;

· функцию диэлектрика под затвором МОП-транзистора

4. Легирование

Внедрение примесей в исходную пластину (или в эпитаксиальный слой) путем диффузии при высокой температуре является исходным и до сих пор основным способом легирования полупроводников с целью создания диодных и транзисторных структур

5. Травление

- удаление поверхностного слоя кремния с помощью спец травителей(через маску)

Травители- щелочные(КОН,NaOH);кислотные(HF, HNO₃)

Травление- изотропное и анизотропное

6. Фотолитография(масочная технология)

В технологии полупроводниковых приборов важное место занимают маски: они обеспечивают локальный характер напыления, легирования, травления, а в некоторых случаях и эпитаксии. Всякая маска содержит совокупность заранее спроектированных отверстий – окон. Изготовление таких окон есть задача литографии (гравировки). Ведущее место в технологии изготовления масок сохраняет фотолитография.

Фотолитография. В основе фотолитографии лежит использование материалов, которые называют фоторезистами. Это разновидность фотоэмульсий, известных в обычной фотографии. Фоторезисты чувствительны к ультрафиолетовому свету, поэтому их можно обрабатывать в не очень затемненном помещении.

Фоторезисты бывают негативные и позитивные. Негативные фоторезисты под действием света полимеризуются и становятся устойчивыми к травителям (кислотным или щелочным). Значит, после локальной засветки будут вытравливаться незасвеченные участки (как в обычном фотонегативе).

В позитивных фоторезистах свет, наоборот, разрушает полимерные цепочки и, значит, будут вытравливаться засвеченные участки.

7. Нанесение тонких пленок

Существуют три основных метода нанесения тонких пленок на подложку и друг на друга: термическое (вакуумное) напыление, ионно-плазменное напыление и электрохимическое осаждение. Ионно-плазменное напыление имеет две разновидности: катодное напыление и собственно ионно-плазменное.

8. Металлизация

В полупроводниковых ИС процесс металлизации используется для получения омических контактов со слоями полупроводника, а также дорожек проводников и контактных площадок. Основным материалом для металлизации служит алюминий.

9. Сборка и корпусирование.

После того как все основные технологические этапы (включая металлизацию) закончены, пластина кремния, содержащая сотни и тысячи ИС, поступает на операции тестового контроля электрических параметров.

На этом этапе отбраковываются и специальным лаком маркируются все ИС, параметры которых не соответствуют требуемым значениям.

После маркировки отбракованных ИС пластина кремния разделяется на отдельные кристаллы.

Разделение осуществляется методом скрайбирования, т. е., по сути, процарапыванием вертикальных и горизонтальных рисок в промежутках между соседними чипами.

Процарапывание осуществляют либо с помощью алмазного резца (наподобие того, как это делает стекольщик, разрезая стекло), либо с помощью лазерного луча. После скрайбирования пластину разламывают на отдельные кристаллы и годные чипы монтируются в корпусах. Сборка кристалла в корпусе начинается с операции, которую называют посадкой на ножку (под ножкой имеют в виду дно корпуса). При этом кристалл приклеивается или припаивается (легкоплавким припоем) в средней части ножки. Затем контактные площадки на кристалле соединяются со штырьками – выводами корпуса. Соединения осуществляются с помощью тонких (15–30 мкм) алюминиевых или золотых проволочек, которые одним концом закрепляются на контактных площадках, а другим – на торцах штырьков.

Надежный электрический контакт между металлическими деталями (в данном случае контакт проволочек со штырьками и контактными площадками) может быть обеспечен разными методами. Наибольшее распространение в настоящее время имеет метод термокомпрессии, т. е. сочетание достаточного давления (прижатия деталей друг к другу) с повышенной температурой (200–300 °С), способствующей взаимной диффузии атомов из одной детали в другую.

По окончании монтажа кристалла на ножке следует корпусирование, т. е. окончательное внешнее оформление транзистора. Ножка корпуса соединяется с крышкой (рис. 19.6) путем горячей или холодной сварки (последняя по существу близка к термокомпресии). Корпусирование предполагает также защиту кристалла от влияния внешней среды, поэтому его проводят либо в вакууме, либо в среде инертного газа (азот, аргон).