Презентация "Интегральные микросхемы" – проект, доклад

Интегральные микросхемы

Существенное увеличение надежно­сти аппаратуры при одновременном уменьшении ее массы, габа­ритов и потребляемой мощности может быть обеспечено путем создания интегральных микросхем. Интегральные микросхемы могут быть пленочными, гибрид­ными и полупроводниковыми (твердыми). Гибридные интеграль­ные микросхемы получают путем совмещения в одной микро­сборке пленочных пассивных элементов с навесными радиоде­талями. Совмещение пассивных элементов с полупроводнико­выми элементами микросхемы позволяет получить совмещенные интегральные микросхемы. Достижения в области микроэлект­роники позволили создать интегральные микросхемы с повышенной степенью интеграции микроэлементов на одном осно­вании. Такие микросхемы называются большими интегральными схемами (БИС).

Пленочная интегральная микросхема представляет собой схе­му, элементы которой образованы совокупностью пленок различ­ных материалов, нанесенных на общее основание (подложку). На практике широко применяются пленочные микросхемы, состоящие из резисторов, конденсаторов и соединительных про­водников. Составные части пленочных микросхем (пленочные эле­менты) получают путем последовательного нанесения на подложку пленок из токопроводящих, магнитных, диэлектрических и дру­гих материалов. Пленочные элементы имеют ряд преимуществ по сравнению с навесными объемными микроэлементами. Так, например, резис­торы обладают малым уровнем шумов, большим удельным со­противлением, конденсаторы — повышенной стабильностью, хо­рошим температурным коэффициентом. Метод напыления тон­ких пленок позволяет создавать не только функциональные мик­росхемы, но и полосковые СВЧ-элементы, электронно-управля­емые переключатели мощности и различного рода RС-цепи с рас­пределенными параметрами.

Комплекс работ, связанных с определением оптимальных гео­метрических размеров пленочных элементов микросхемы, их фор­мы, методов соединения, а также последовательности нанесения слоев пленки на подложку, называется топологией. В зависимости от топологии для изготовления микросхемы ис­пользуются различного рода трафареты, выполняемые с помощью фотолитографии или электроискровым методом из медной фоль­ги, никеля, стали и других материалов толщиной 0,07...0,15 мм. Трафареты накладывают на подложку, закрывая ту ее часть, ко­торая не предназначена для напыления. Наиболее сложным про­цессом при нанесении пленочных элементов является совмеще­ние трафаретов, так как для изготовления отдельных микросхем иногда требуется наложение до 15 трафаретов.

Способы получения тонких пленок и области их

Гибридные интегральные микросхемы Гибридная микросхема представляет собой микросхему, в кото­рой на подложке методами толсто- и тонкопленочной технологии изготовляются пассивные элементы и токопроводящие провод­ники, а активные элементы подключаются в схему уже готовыми. Гибридные микросхемы широко используются для микроми­ниатюризации такой радиоаппаратуры, как радиоприемники, маг­нитофоны, телевизоры, видеомагнитофоны, различные усилите­ли и др. Объясняется это тем, что гибридные микросхемы имеют меньший объем, чем микромодули, более технологичны в изго­товлении. Кроме того, их активные элементы могут работать при больших напряжениях по сравнению с пленочными микросхема­ми, а также усиливать напряжение и мощность на высоких и сверх­высоких частотах. Большое значение имеет также то, что гибрид­ные микросхемы могут работать в тяжелых климатических усло­виях, так как теплоотвод у них значительно лучше, чем в осталь­ных схемах.

Полупроводниковые интегральные микросхемы Полупроводниковые интегральные микросхемы представляют собой функциональные узлы, выполненные на одном кристалле полупроводника различными технологическими приемами обра­ботки полупроводниковых материалов. Миниатюризация с использованием полупроводниковых мик­росхем является более сложным процессом, чем миниатюриза­ция с применением пленочных и гибридных микросхем. Основными полупроводниковыми материалами, используемы­ми для изготовления твердых микросхем, являются кремний, гер­маний и сапфир. Наибольшее распространение получили микро­схемы, выполненные на кристалле кремния, так как его физико-химические свойства лучше, чем германия. На подложке с помощью полупроводниковой технологии (ме­тодами диффузии, гальванического осаждения, вакуумного на­пыления, травления, фотолитографии) получают области с раз­личной проводимостью, эквивалентные либо емкости, либо ак­тивным сопротивлениям, либо полупроводниковым приборам различного типа. Изменение концентрации примесей в различных частях монокристаллической пластины позволяет за один техно­логический цикл получить многослойную структуру, воспроизво­дящую заданную электрическую схему.

Совмещенные интегральные микросхемы. Большие интегральные микросхемы (БИС) Дальнейшим развитием технологии производства интеграль­ных микросхем явилось создание схем с большой интеграцией микроэлементов. В совмещенной интегральной микросхеме эле­менты выполняются в объеме и на поверхности полупроводнико­вой подложки путем комбинирования технологий 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 двуокиси кремния, напыляют пассивные элементы (ре­зисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) и токопроводящие проводники. Технология получения совмещенных микро­схем позволяет изготовлять пассивные элементы с широкими пре­делами номинальных значений величин. Для получения контактных площадок и выводов микросхемы на подложку осаждают слой алюминия. Подложка со схемой кре­пится на внутреннем основании корпуса, а контактные площад­ки на монокристалле соединяются проводниками с выводами кор­пуса микросхемы. Готовые микросхемы обычно герметизируются. Использование БИС при изготовлении радиоэлектронной ап­паратуры позволяет резко уменьшить ее габариты, массу, снизить стоимость, значительно повысить надежность и ускорить сборку.