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集成電路工藝
閱讀�5428時間�2018-04-02 09:56:06

集成電路工藝是把電路所需要的晶體�、二極管�電阻器和電容器等元件用一定工藝方式制作在一小塊硅片、玻璃或陶瓷襯底�,再用適�(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行互�,然后封裝在一個管殼內(nèi),使整個電路的體積大大縮小,引出線和焊接點的數(shù)目也大為減少。集成的�(shè)想出�(xiàn)�50年代末和60年代�,是采用硅平面技�(shù)和薄膜與厚膜技�(shù)來實�(xiàn)�。電子集成技�(shù)按工藝方法分為以硅平面工藝為基礎(chǔ)的單片集成電�、以薄膜技�(shù)為基�(chǔ)的薄膜集成電路和以絲�(wǎng)印刷技�(shù)為基�(chǔ)的厚膜集成電路�

單片工藝

  利用研磨、拋�、氧�、擴(kuò)�、光�、外延生�、蒸�(fā)等一整套平面工藝技�(shù),在一小塊硅單晶片上同時制造晶體管、二極管、電阻和電容等元件,并且采用一定的隔離技�(shù)使各元件在電性能上互相隔�。然后在硅片表面蒸發(fā)鋁層并用光刻技�(shù)刻蝕成互連圖�,使元件按需要互連成完整電路,制成半�(dǎo)體單片集成電�。隨著單片集成電路從�、中�(guī)模發(fā)展到大規(guī)�、超大規(guī)模集成電�,平面工藝技�(shù)也隨之得到發(fā)�。例如,�(kuò)散摻雜改用離子注入摻雜工�;紫外光常規(guī)光刻�(fā)展到一整套微細(xì)加工技�(shù),如采用電子束曝光制版、等離子刻蝕、反�(yīng)離子銑等;外延生長又采用超高真空分子束外延技�(shù);采用化�(xué)汽相淀積工藝制造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜;互連細(xì)線除采用鋁或金以�,還采用了化�(xué)汽相淀積重?fù)诫s多晶硅薄膜和貴金屬硅化物薄膜,以及多層互連結(jié)�(gòu)等工藝�

薄膜工藝

  整個電路的晶體�、二極管、電�、電容和電感等元件及其間的互連線,全部用厚度在1微米以下的金屬、半�(dǎo)�、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質(zhì)薄膜,并通過真空蒸發(fā)工藝、濺射工藝和電鍍等工藝重疊構(gòu)�。用這種工藝制成的集成電路稱薄膜集成電路�
  薄膜集成電路中的晶體管采用薄膜工藝制�, 它的材料�(jié)�(gòu)有兩種形式:①薄膜場效應(yīng)硫化鎘和硒化鎘晶體管,還可采用碲、銦、砷、氧化鎳等材料制作晶體管;②薄膜熱電子放大器。薄膜晶體管的可靠性差,無法與硅平面工藝制作的晶體管相比,因而完全由薄膜�(gòu)成的電路尚無普遍的實用價��
  實際�(yīng)用的薄膜集成電路均采用混合工�,也就是用薄膜技�(shù)在玻璃、微晶玻�、鍍釉或拋光氧化鋁陶瓷基片上制備無源元件和電路元件間的互連線,再將集成電�、晶體管、二極管等有源器件的芯片和不便用薄膜工藝制作的功率電�、大電容值的電容�、電感等元件用熱壓焊接、超聲焊�、梁式引線或凸點倒裝焊接等方式組裝成一塊完整電��

厚膜工藝

  用絲�(wǎng)印刷工藝將電�、介�(zhì)和導(dǎo)體涂料淀積在氧化�、氧化鈹陶瓷或碳化硅襯底�。淀積過程是使用一�(xì)目絲�(wǎng),制作各種膜的圖�。這種圖案用照相方法制�,凡是不淀積涂料的地方,均用乳膠阻住網(wǎng)�。氧化鋁基片�(jīng)過清洗后印刷�(dǎo)電涂�,制成內(nèi)連接線、電阻終端焊接區(qū)、芯片粘附區(qū)、電容器的底電極和導(dǎo)體膜。制件經(jīng)干燥�,在750�950℃間的溫度焙燒成�,揮�(fā)掉膠合劑,燒�(jié)�(dǎo)體材�,隨后用印刷和燒成工藝制出電�、電�、跨�、絕緣體和色封層。有源器件用低共熔焊、再流焊、低熔點凸點倒裝焊或梁式引線等工藝制�,然后裝在燒好的基片上,焊上引線便制成厚膜電�。厚膜電路的膜層厚度一般為 7�40微米。用厚膜工藝制備多層布線的工藝比較方�,多層工藝相容性好,可以大大提高二次集成的組裝密度。此�,等離子噴涂、火焰噴�、印貼工藝等都是新的厚膜工藝技�(shù)。與薄膜集成電路相仿,厚膜集成電路由于厚膜晶體管尚不能實�,實際上也是采用混合工藝�

工藝特點

  單片集成電路和薄膜與厚膜集成電路這三種工藝方式各有特�,可以互相補(bǔ)充。通用電路和標(biāo)�(zhǔn)電路的數(shù)量大,可采用單片集成電路。需要量少的或是非標(biāo)�(zhǔn)電路,一般選用混合工藝方�,也就是采用�(biāo)�(zhǔn)化的單片集成電路,加上有源和無源元件的混合集成電�。厚膜、薄膜集成電路在某些�(yīng)用中是互相交叉的。厚膜工藝所用工藝設(shè)備比較簡易,電路�(shè)計靈�,生�(chǎn)周期�,散熱良�,所以在高壓、大功率和無源元件公差要求不太苛刻的電路中使用較為廣�。另�,由于厚膜電路在工藝制造上容易實現(xiàn)多層布線,在超出單片集成電路能力所及的較復(fù)雜的�(yīng)用方�,可將大�(guī)模集成電路芯片組裝成超大�(guī)模集成電�,也可將單功能或多功能單片集成電路芯片組裝成多功能的部件甚至小的整機(jī)�

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