CC BY
8
УДК 681.3
Гурьянова М.В. студент космический факультет направление «Управление в технических системах» Мытищинский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана
Россия, г. Мытищи Аброскин А. С. студент космический факультет направление «Управление в технических системах» Мытищинский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана
Россия, г. Мытищи
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
Аннотация: Данная статья посвящена сравнению и выявлению достоинств и недостатков различных технологий изготовления. Здесь классифицированы ИМС по технологии изготовления и выделены 4 ре основных типа. Описаны их основные характеристики, достоинства и недостатки.
Ключевые слова: Микросхема; ИМС; МС; технология изготовления; микроэлектроника; приборостроение; сравнительный анализ; достоинства; недостатки.
Guryanva M. V. student space faculty
direction "Management in technical systems" Mytishchi branch of MSTU. N. E. Bauman
Russia, Mytishchi Abroskin A.S.
student space faculty
direction "Management in technical systems" Mytishchi branch of MSTU. N. E. Bauman
Russia, Mytishchi COMPARATIVE ANALYSIS OF TECHNOLOGIES FOR MANUFACTURING INTEGRAL MICROCIRCUITS
Annotation: This article is devoted to the comparison and identification of the advantages and disadvantages of various manufacturing technologies. Here, ICs are classified by manufacturing technology and 4 main types are distinguished. Their main characteristics, advantages and disadvantages are described.
Key words: Microcircuit; IC; MS; manufacturing technology; microelectronics; instrumentation; comparative analysis; advantages; disadvantages.
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
Яроме 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]
Использованные источники:
1. В. А. Валетов, Ю. П. Кузьмин, А. А. Орлова, С. Д. Третьяков «Технология приборостроения» Учебное пособие http://window.edu.ru/resource/887/57887/files/itmo254.pdf
2. http://www.techspirit.ru/spiren-1172.html статья(Технологический процесс изготовления платы интегральной микросхемы-фильтра)
3. Технология интегральной электроники: учебное пособие по дисциплине «Конструирование и технология изделий интегральной электроники» / Л.П. Ануфриев, С.В. Бордусов, Л.И. Гурский [и др.]; / Под общ. ред. А.П. Достанко и Л.И. Гурского. - Минск: «Интегралполиграф», 2009. - с.: ил. https://www.bsuir.by/m/12_100229_1_75815.pdf
4. Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана Учебное пособие «Конструкция и технология изготовления ГИС СВЧ» https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:cmzayWmUV0 MJ:https://bmstu.ru/departments/content/materials/rl6/files/799_254713000.doc x+&cd=6&hl=ru&ct=clnk&gl=ru
5. Третьяков С.Д. Современные технологии производства радиоэлектронной аппаратуры. Учебное пособие - СПб: Университет ИТМО, 2016. - 102 с. https://books.ifmo.ru/file/pdf/2055.pdf
6. https://studfile.net/preview/1966699/ статья(Достоинства и недостатки полупроводниковых ис)
7. StudFiles: сайт - 2015 - URL: https://studfile.net/preview/2877370/page:12/
8. https://studref.com/432843/tehnika/sovmeschennye_integralnye_mikroshem y_sims статья (Совмещенные интегральные микросхемы (СИМС)
9. Регулировщик радиоаппаратуры (Городилин В. М.) - 1979 год, Учебник.https://sinref.ru/000_uchebniki/04600radio/008_regulirovshik_radioap araturi_gorodilin/ 018. htm
10. Статья(Технология производства гибридных интегральных микросхем) https:// studfile.net/preview/5123916/page :3/
