1 Классификация иэот по конструктивно-технологическим признакам -2 часа.

Гибридные ИС (ГИС), пленочные ИС (ПлИС), полупроводниковые ИС (ПИС), совмещенные ИС (СИС), многокристальные ИС и микросборки. Определение, структура. Базовый процесс изготовления планарно-эпитаксиального n-р-n транзистора со скрытым слоем.

В соответствии с принятой терминологией интегральной микро­схемой называется микроэлектронное изделие, выполняющее опре­деленную функцию преобразования и обработки сигнала и имею­щее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поста­вке и эксплуатации рассматривается как единое целое. Приведен­ное определение подразумевает, что интегральная микросхема состоит из электрорадиоэлементов, к которым относятся транзисто­ры, диоды, резисторы, конденсаторы и другие устройства. Часть интегральной микросхемы, которая реализует функцию какого-либо электрорадиоэлемента, выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие, называется элементом. Та часть микросхемы, которая может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации, называется ком­понентом. В то же время следует иметь в виду, что в последние годы интенсивно развивается новое направление — функциональ­ная микроэлектроника, некоторые устройства которой не могут быть разделены на электрорадиоэлементы. Поэтому функциональ­ную микроэлектронику иногда называют несхемотехнической.

По конструктивно-технологическому исполнению интегральные микросхемы подразделяются на три большие группы: полупровод­никовые, гибридные и прочие (Рисунок В. 1). В группу прочих входят, пленочные, вакуумные, керамические и другие микросхемы.

Полупроводниковой называется микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на по­верхности полупроводника. Если все элементы и межэлементные соединения микросхемы выполнены в виде пленок, то она называ­ется пленочной. Гибридная микросхема содержит, кроме пленочных элементов, также компоненты. В зависимости от толщины пленок и способа их получения пленочные и гибридные микросхемы подраз­деляются на тонко- и толстопленочные.

Тонкопленочная ИМС — интегральная микросхема с толщиной пленок до 1 мкм, элементы которой изготовляются преимуществен­но методами вакуумного распыления и осаждения.

Толстопленочная ИМС — интегральная микросхема с толщиной пленок 10—70 мкм, элементы которой изготовляются методами тра­фаретной печати (сеткография).

Применяются также совмещенные микросхемы. Основу совме­щенной микросхемы представляет полупроводниковый кристалл со сформированными в нем транзисторами и диодами, а пассивные элементы полностью или частично выполнены в виде напыленных на поверхность кристалла тонких пленок.

Интегральные микросхемы подразделяют па цифровые и ана­логовые. Если микросхема предназначена для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции, то она называется цифровой. К аналоговым относятся микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изме­няющихся по закону непрерывной функции, в частности линейные микросхемы.

Рисунок 1.1. Классификация интегральных микросхем по конструктивно-технологическим признакам.

Чрезвычайно важными характеристиками микросхем являются степень интеграции и плотность упаковки.

Степень интеграции представляет показатель сложности микро­схемы и характеризуется числом содержащихся в ней элементов и компонентов. Если обозначить число элементов и компонентов че­рез N, то степень интеграции К можно определить по формуле К= = lq/V, где К округляется до ближайшего большего целого числа.

Так, микросхема, содержащая до 10 (включительно) элементов и компонентов, обладает первой степенью интеграции; содержащая свыше 10 до 100 элементов и компонентов — второй степенью инте­грации и т. д.

Кроме того, в зависимости от количества элементов и (или) компонентов конструктивно-технологического исполнения (металл— диэлектрик — полупроводник (МДП) или биполярные), а также функционального назначения (цифровые или аналоговые) разли­чают микросхемы малого (МИС), среднего (СИС), большого (БИС) и сверхбольшого (СБИС) уровня интеграции (Таблица В. 1).

В последние годы появились сверхскоростные интегральные микросхемы (ССИС). Критериями быстродействия таких микро­схем являются: время задержки распространения сигнала для цифровых ИМС не более 2,5 нс/вентиль, нижняя граница диапазона рабочих частот для аналоговых ИМС свыше 300 МГц.

Таблица 1

Уровень интеграции	Количество элементов и (или) компонентов, шт.
	Цифровые ИМС		Аналоговые ИМС
	МДП	Биполярные
МИС	До 100	До 100	До 30
СИС	Свыше 100 до 1000	Свыше 100 до 500	Свыше 30 до 100
БИС	Свыше 1000 до 10000	Свыше 500 до 2000	Свыше 100 до 300
СБИС	Свыше 10000	Свыше 2000	Свыше 300

Плотностью упаковки называется отношение числа элементов и компонентов микросхемы к ее объему. Микросхемы, предназначен­ные для использования в конкретной аппаратуре и изготовляемые непосредственно на предприятии, производящем данную аппара­туру, называются микросхемами частного применения.

В ряде случаев разработчики конкретной радиоэлектронной аппаратуры для улучшения показателей ее миниатюризации изготавливают так называемые микросборки (МСБ), в состав которых входят элементы, компоненты и (или) интегральные микросхемы (в корпусах или без них), а также другие электрорадиоэлементы в различных сочетаниях. Устройство, состоящее из микросборок, интегральных микросхем и компонентов, представляет собой мик­роблок.

Наибольшими степенью интеграции и плотностью упаковки обладают полупроводниковые интегральные микросхемы, затем в порядке уменьшения этих показателей следуют тонкопленочные и толстопленочные (в том числе гибридные) микросхемы и микро-сборки.

С точки зрения унификации процессов производства целесооб­разно применять в определенной аппаратуре микросхемы единого конструктивно-технологического исполнения (полупроводниковые или гибридные).

Совокупность типов интегральных микросхем, выполняющих различные функции, имеющих единое конструктивно-технологиче­ское исполнение и предназначенных для совместного использования в РЭА и ЭВА, образует серию микросхем.

Наиболее современным результатом поступательного развития и взаимного обогащения микроэлектроники и вычислительной тех­ники является разработка и широкое применение микропроцессор­ных БИС и СБИС. Микропроцессор (МП) представляет собой программно-управляемое устройство, осуществляющее обработку цифровой (иногда аналоговой) информации и построенное на осно­ве одной или нескольких БИС или СБИС. С появлением микро­процессоров в производстве РЭА и ЭВА усилился процесс «верти­кальной интеграции», когда законченное электронное устройство изготавливается в виде одной или нескольких БИС или СБИС, причем и БИС (СБИС), и устройство в целом разрабатываются и производятся на одном предприятии.

Другим наиболее современным направленном развития инте­гральных микросхем является производство и применение матрич­ных БИС (СБИС) па основе базовых кристалле»!, т. е. кристаллов с большим количеством регулярно расположенных элементов, соединяемых между собой различным образом в зависимости' от функционального назначения изготавливаемой БИС (СБИС).

Решение задач комплексной' миниатюризации РЭА и ЭВА, усложнение конструкций электронных устройств и углубление спе­циализации выполняемых ими функций ведут к необходимости бо­лее тесного взаимодействия специалистов в областях схемотехники, системотехники, конструирования и технологии. Другими сло­вами, становится еще более необходимой интеграция знаний и про­фессий специалистов.