Основні визначення

Мікроелектроніка – це розділ електроніки, що охоплює дослідження та розробку якісно нового типу електронних приладів (інтегральних мікросхем) та принципів їх застосування.

Перші етапи розвитку мікроелектроніки були характерні головним чином прогресом у галузі технології ІС. На цих етапах удосконалювалися методи ізоляції елементів, методи підвищення рівня інтеграції, способи монтажу навісних компонентів тощо. Що стосується схемотехніки (тобто конфігурації схем, що підлягають інтеграції), то спочатку вона запозичалася з арсеналу дискретної транзисторної електроніки.

Однак незабаром стало зрозуміло, що якісно новій технологічній реалізації, властивій ІВ, мають відповідати адекватні схемні рішення. Не всі схеми, вважалися типовими в дискретної транзисторної електроніці, виявилися прийнятними в мікроелектроніці. І навпаки, багато схем, які в дискретній транзисторній електроніці вважалися «екзотичними» і не мали широкого поширення, у мікроелектроніці виявились прийнятними і навіть оптимальними. Тому схемотехніка ІВ аж ніяк не збігається із звичайною транзисторною схемотехнікою.

У процесі розвитку мікроелектроніки з'явилося чимало специфічних елементів ІВ, які не мають аналогів у транзисторній схемотехніці та не випускаються як дискретні напівпровідникові прилади (наприклад, багатоемітерний транзистор, прилади із зарядовим зв'язком та ін.). Інтегральні схеми, у яких використовуються такі специфічні елементи, неможливо знайти навіть промоделированы на дискретних компонентах.

Інтегральна мікросхема (або просто інтегральна схема) - це сукупність, як правило, великої кількості взаємозалежних компонентів (транзисторів, діодів, конденсаторів,резисторів і т.п.), виготовлена в єдиному технологічному циклі, на одній і тій же несучій конструкції (підкладці) і виконує певну функцію перетворення інформації.

Термін «інтегральна схема» (ІВ) відбиває факт об'єднання (інтеграції) окремих деталей – компонентів – в конструктивно єдиний прилад, і навіть факт ускладнення виконуваних цим приладом функцій проти функціями окремих компонентів.

Компоненти, які входять до складу ІВ і, тим самим, не можуть бути виділені з неї як самостійні вироби, називаються елементами ІВ, абоінтегральними елементами. Елементи ІВ мають деякі особливості в порівнянні з транзисторами і т.д., які виготовляються у вигляді конструктивно відокремлених одиниць і з'єднуються в схему шляхом паяння.

В основі розвитку електроніки лежить безперервне ускладнення функцій, що виконуються електронною апаратурою. На певних етапах стає неможливим вирішувати нові завдання старими засобами або, як кажуть, на основі старої елементної бази, наприклад, за допомогою електронних ламп або дискретних транзисторів. Основними факторами, що лежать в основі зміни елементної бази, є: надійність, габарити та маса, вартість та потужність.

Особливістю виробів мікроелектроніки є високий рівень складності виконуваних функцій, навіщо створюються схеми, у яких кількість компонентів обчислюється мільйонами. Звідси зрозуміло, що забезпечити надійність функціонування при з'єднанні компонентів вручну – завдання нездійсненне. Єдиним способом її вирішення є застосування якісно нових високих технологій.

Для виготовлення інтегральних схем використовується груповий метод виробництва та планарна технологія.

Груповий метод виробництва полягає в тому, що,

по-перше, на одній пластині напівпровідникового матеріалу одночасно виготовляється велика кількість інтегральних схем;
по-друге, якщо дозволяє технологічний процес, одночасно обробляються десятки таких пластин.

Після завершення циклу виготовлення ІВ пластина розрізається у двох взаємно-перпендикулярних напрямках на окремі кристали (англійською chip - чіп), кожен з яких являє собою ІВ.

Планарна технологія – це така організація технологічного процесу, коли всі елементи та їх складові створюються в інтегральній схемі шляхом їх формування через площину (англійською площина –plane).

Одна або кілька технологічних операцій при виготовленні ІВ полягає у з'єднанні окремих елементів у схему та приєднанні їх до спеціальних контактних майданчиків. Тому необхідно, щоб висновки всіх елементів та контактні майданчики знаходилися в одній площині. Таку нагоду забезпечує планарна технологія.

Фінальна операція – корпусування – це поміщення ІВ у корпус із приєднанням контактних майданчиків до ніжок ІВ (рис. 10.1).