Сравнительный анализ технологий изготовления интегральных микросхем

Классификация интегральных микросхем по технологии изготовления:1.1.    Полупроводниковые микросхемы

Монолитные ИМС, все элементы и межэлементные соединения которых выполнены в объеме и на поверхности полупроводника (например, кремния, германия, арсенида галлия). [1]

Преимущество:

Пластинка из кристаллического материала размерами ~1 мм 2 превращается в электронный прибор, эквивалентный радиотехническому блоку из 50-100 и более обычных деталей.[1]

Недостаток -пассивные элементы ИС имеют большие значения температурных коэффициентов [6]

1.2.    Пленочная микросхема

Все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде пленок:

• -толстоплёночная интегральная схема;

  -тонкоплёночная интегральная схема.

Создаются путём осаждения при низком давлении различных материалов в виде тонких (толщиною < 1 мкм) или толстых (толщиной > 1 мкм) плёнок на нагретую до определённой температуры полированную подложку (обычно из керамики).[1]

Достоинства и недостатки:

Толстопленочная технология проста и относительно недорога, но она имеет ограничения. Например, высокие температуры, которых требует эта технология, повредили бы гибкие подложки полимера. Также, печатающий трафарет может производить строки и пробелы более 100 микронов. Поскольку электронные устройства продолжают уменьшаться, толстопленочные производители приближаются к физическим пределам печати трафарета. Чтобы производить крошечные элементы на плотно упакованных устройствах, изготовители обычно используют тонкопленочную технологию. Но она сложна и дорога. [7]

1.3.    Совмещенная микросхема

Монолитные ИМС, при изготовлении которых наряду с полупроводниковыми элементами используют и пленочные.[1]

Технология изготовления:

В совмещенной интегральной микросхеме элементы выполнены в объеме и на поверхности полупроводниковой подложки комбинированием технологии изготовления полупроводниковых и пленочных микросхем. В монокристалле кремния — подложке методами диффузии, травления и другими получают все активные элементы (диоды, транзисторы и др.), а затем на эту подложку, покрытую плотной пленкой оксида кремния, напыляют пассивные элементы (резисторы, конденсаторы) и токопроводящие проводники. Совмещенную технологию применяют для изготовления микро-мощных и быстродействующих интегральных микросхем.

Для получения контактных площадок и выводов микросхемы на подложку осаждают слой алюминия. Подложка со схемой крепится на внутреннем основании корпуса, контактные площадки на монокристалле соединяются проводниками с выводами корпуса микросхемы.

Совмещенные интегральные микросхемы конструктивно могут быть выполнены в виде моноблока довольно малых размеров. [9]

Достоинства и недостатки:

В случаях, когда необходимо, чтобы пассивные элементы ИС были более высокого качества, т.е. когда к пассивным элементам предъявляют повышенные требования, используют так называемые совмещенные ИС. Разумеется, такие схемы дорогие и имеют достаточно большие размеры по сравнению с полупроводниковыми ИС, но обладают лучшими параметрами. [8]

Также подробнее с преимуществами и недостатками можно ознакомиться в [1 стр231]

2.4.    Гибридная микросхема

Кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещенных в один корпус. [1]

Технология изготовления:

Совокупность технологических операций, составляющих технологический маршрут производства тонкопленочных ГИС, включает в себя подготовку поверхности подложки, нанесение пленок на подложку и формирование конфигураций тонкопленочных элементов, монтаж и сборку навесных компонентов, защиту и герметизацию ГИС от внешних воздействий. Важное значение при создании ГИС имеют контрольные операции, а также подготовка производства: изготовление комплекта масок и фотошаблонов, контроль компонентов ГИС и исходных материалов. [10]

Достоинства и недостатки:

Достоинства гибридной технологии проявляются при изготовлении прецизионных ИМС. Это - высокое качество пассивных элементов, более широкий частотный диапазон элементов, малые допуски, температурная стабильность.

Недостатком гибридных ИМС является меньшая плотность компоновки элементов, что приводит к увеличению размеров и массы ИМС. Определенные трудности возникают при пассивации гибридных ИМС. Из-за большого числа сварных соединений гибридные ИМС менее надежны, чем монолитные. Они превосходят монолитные ИМС и по стоимости.[1]