Классификация ИМС. Терминология
Интегральная микросхема (ИМС) – это конструктивно законченное микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования информации, содержащее совокупность электрически связанных между собой элементов (транзисторов, диодов, резисторов и др.), изготовленных в едином технологическом цикле. Термин «интегральная микросхема» отражает суммирование, объединение значительного числа элементов и соединяющих их проводников в единую конструкцию (конструктивная интеграция), выполнение функций преобразования более сложных по сравнению с функциями отдельных дискретных приборов (схемотехническая интеграция), создание одновременно всех элементов и межэлементных соединений в едином технологическом цикле (технологическая интеграция). Микросхемы изготовляют групповым методом по материалосберегающей технологии, тиражируя одновременно в одной партии от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч микросхем.
Пленочная микросхема – микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены только в виде пленок проводящих и диэлектрических материалов. Вариантами пленочных являются тонкопленочные и толстопленочные микросхемы. К тонкопленочным условно относят микросхемы с толщиной пленок менее 1 мкм, а к толстопленочным – микросхемы с толщиной пленок свыше 1 мкм.
Пленочная пассивная микросхема – микросхема пленочная, состоящая из пассивных элементов.
Полупроводниковая микросхема — микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.
Совмещенная (смешанная) микросхема — микросхема, которая, кроме полупроводникового кристалла, содержит тонкоплёночные (толстоплёночные) пассивные элементы, размещённые на поверхности кристалла. По сравнению с полупроводниковыми интегральными схемами совмещенные ИС имеют больший диапазон номинальных значений и более высокую стабильность пассивных элементов; однако их достоинства достигаются за счёт увеличения числа технологических операций и нарушения единства технологического цикла.
В зависимости от функционального назначения интегральные микросхемы делятся на аналоговые, цифровые и аналого-цифровые.
Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем этих микросхем является микросхема с линейной характеристикой – линейная микросхема.
С помощью цифровых микросхем преобразуются, обрабатываются сигналы, изменяющиеся по закону дискретной функции. Частным случаем цифровых микросхем являются логические микросхемы, выполняющие операции с двоичным кодом, которые описываются законами логической алгебры.
Аналогоцифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов.
В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:
- малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле;
- средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле;
- большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле;
- сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тысяч элементов в кристалле.
В полупроводниковой интегральной микросхеме все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводниковой подложки. На картинке ниже показаны два варианта изготовления фрагмента интегральной схемы (ИС), содержащего транзистор, резистор и конденсатор. В первом варианте (гибридная ИС) все пассивные элементы выполнены по тонкопленочной, а транзистор по полупроводниковой технологии. Во втором варианте (полупроводниковая ИС) транзистор, резистор и одна из обкладок конденсатора сформированы в полупроводниковой подложке.
Гибридная микросхема – микросхема, пассивные элементы которой (резисторы, конденсаторы и индуктивности) выполнены в виде пленок (толстых или тонких), а активные (бескорпусные диоды, транзисторы и кристаллы микросхем) элементы - навесные. Одним из видов гибридной микросхемы является многокристальная микросхема.
Элемент интегральной микросхемы – это ее неотделимая составная часть, выполняющая какую-либо функцию. Поэтому транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы микросхемы называют интегральными, в отличие от отдельно изготовляемых транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов, которые в этом случае называют дискретными.
Подложка – диэлектрическая плата, предназначенная для выполнения на ней пленочных элементов.
Контактная площадка – электропроводящая площадка на подложке, предназначенная для контактирования (подсоединения) навесных элементов, внешних выводов и контроля параметров пленочных элементов.
Слой – часть пленочной микросхемы, выполненная за одну технологическую операцию, с применением одного трафарета (резистивный слой, проводящий слой, диэлектрический слой, защитный слой и т.д.).
Топология – взаимное расположение и геометрическая форма пленочных элементов микросхемы.
Защита – предохранение с помощью материалов и конструкций, устраняющие влияние внешней среды на электрические параметров гибридных микросхем. По конструктивно-технологическому исполнению микросхемы делят на четыре группы: пленочные, гибридные, полупроводниковые и совмещенные (рис. 1.1.).
