Классификация по конструктивно-технологическому признаку

По этой классификации интегральные микросхемы (ИМС) подразделяют на монолитные, пленочные, гибридные и совмещенные.

В полупроводниковых монолитных ИМС все элементы схемы (диоды, транзисторы, резисторы и т.д.) выполнены на основе одного кристалла полупроводникового материала, так называемой активной подложке (обычно монокристалл кремния).

В пленочных ИМС все элементы представляют собой пленки, нанесенные на диэлектрическое основание (пассивную подложку). Возможно получить только пассивные элементы. Различают тонкопленочные и толстопленочные ИМС.

В гибридных ИМС как правило пассивные элементы выполнены в виде пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку, а активные элементы являются навесными. Обычно это малогабаритные дискретные элементы (в т.ч. могут быть и конденсаторы, и резисторы) и бескорпусные монолитные полупроводниковые ИМС.

В совмещенных ИМС активные элементы выполнены как в полупроводниковых монолитных микросхемах (т.е. на активной подложке), а пассивные наносятся на активную подложку в виде пленок.

3. Основные технологические операции при производстве гибридных ИМС: получение подложки, ее первичная обработка.

При производстве различных типов гибридных интегральных микросхем технологический процесс может содержать различные операции (это во-первых зависит от выбранной технологии - тонкопленочной или толстопленочной, во-вторых от того, какие пассивные элементы используются в схеме - есть ли, например, пленочные конденсаторы). В курсе «Микроэлектроника и микросхемотехника» изучается технологический процесс производства гибридных ИМС по тонкопленочной технологии и содержащие из пленочных элементов только резисторы.

Основные операции при производстве гибридных ИМС:

1. Получение подложки;

2. Очистка подложки от химических и физических загрязнений;

3. Нанесения резистивной пленки;

4. Нанесение проводящей пленки;

5. Фотолитография и травление;

6. Лужение контактных площадок;

7. Контроль и подгонка резисторов;

8. Установка и распайка компонентов;

9. Установка платы в корпус и распайка выводов;

10. Герметизация;

11. Выходной контроль;

Рассмотрим более подробно эти операции.

Получение подложки.

Подложка для гибридных ИМС должна обладать хорошими диэлектрическими, механическими и температурными свойствами, т.е. подложка должна иметь малый температурный коэффициент линейного расширения, высокую механическую прочность, большое удельное сопротивление.

Подложку гибридных ИМС изготавливают из боросиликатных и алюмосиликатных стекол, но наибольшее распространение получил ситалл.

Ситалл - продукт кристаллизации стекла с очень мелким (0.01-1мкм) и равномерно распределенными по объему кристалликами, сросшимися друг с другом или соединенными тонкими прослойками остаточного стекла. Ситаллы - плотные материалы от белого до коричневого цвета, отличающиеся повышенной механической прочностью и химической стойкостью, а также сочетающие высокие диэлектрические и температурные свойства. Большинство ситаллов представляют собой материалы, полученные на основе следующих композиций:

Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂.

Важной характеристикой диэлектриков является поверхностная электропроводность. Физические процессы происходящие на поверхности диэлектрика связаны с образованием адсорбированных слоев влаги и газов. Для обнаружения заметной поверхностной электропроводности достаточно, чтобы на поверхности диэлектрика был тонкий слой влаги. Кроме того, поверхностная электропроводность диэлектриков существенно зависит от количества и характера загрязнения, дефектов поверхности, а также от влажности окружающей среды. Для снижения поверхностной электропроводности диэлектриков необходимо тщательно обрабатывать их поверхность и очищать её от загрязнения. Следовательно, важное значение приобретает второй этап при производстве гибридных ИМС - очистка подложки от химических и физических загрязнений.