SUSIPAŽINIMAS SU MIKROELEKTRONIKOS UŽDAVINIAIS IR PAGRINDINIAIS MIKROSCHEMŲ TIPAIS

SUSIPAŽINIMAS SU MIKROELEKTRONIKOS UŽDAVINIAIS IR PAGRINDINIAIS MIKROSCHEMŲ TIPAIS

Laboratorinio darbo ataskaita

Darbo tikslas

Susipažinti su mikroelektronikos uždaviniais, pagrindiniais mikroschemų tipais, jų gamybos principais ir savybėmis.

Atsakymai į klausimus:

Su kokiomis problemomis susidūrė radioelektroninės aparatūros kūrėjai, šiai aparatūrai sudėtingėjant?

Radioelektroninės aparatūros kūrėjai, šiai aparatūrai sudėtingėjant susidūrė su jos patikimumo, gabaritų ir masės, kainos ir galios problemomis. Didėjant elektrinių schemų elementų skaičiui, paprastų diskretinių elementų naudojimas tapo neracionalus. Schemos sudarytos iš tokių elementų būtų labai didelės, būtų brangios, suvartotų daug elektros energijos, be to dažnai gestų. Šias visas problemas sėkmingai išsprendė mikroelektronika.

Kaip šias problemas išsprendė mikroelektronika. Kokia integravimo –pagrindinio mikroelektronikos principo – esmė?

Integravimo esmė – grupinis gamybos būdas: tarpusavyje sujungti elementai pagaminami per vien¹ technologinį cikl¹. Atsisakant įprastinio nuoseklaus gamybos proceso – atskirų elementų gamybos ir jų sujungimo, padidėjo elektroninės aparatūros patikimumas, automatizuota ir atpiginta gamyba. Pagrindinė didelio integralinių schemų patikimumo priežastis – nepatikimų lituotų arba virintų kontaktų tarp elementų pakeitimas daug patikimesnių jų junginiu užgarintais laidžiais takeliais.

K¹ vadiname integrine mikroschema?

Integrinė mikroschema – mikrominiatiūrinis funkcinis elektroninės aparatūros mazgas, kurio elementai ir juos jungiantys laidininkai suformuoti vienu technologiniu ciklu pagrindo tūryje ir ( arba ) ant jo paviršiaus ir sudaro nedalom¹ visum¹.

Kaip klasifikuojamos mikroschemos?

Pagal gaminimo technologij¹ šiuolaikinės mikroschemos skirstomos į tris grupes: puslaidininkines, plėvelines ir hibridinias mikroschemas.

Kas yra plėvelinė mikroschema? Kaip ji gaminama?

Plėvelinė mikroshema – mikroshema, kurios visi elementai ir juos jungiantys laidūs takeliai – plėvelės ant dielektriko pagrindo.

Plėvelinės mikroshemos skirstomos į storasluoksnes ir plonasluoksnias: storasluoksnėse mikroschemose sluoksnių storis viršija 1μm, o dažniausiai jis būna apie 20 – 40 μm, plonasluoksnėse mikroschemose visi sluoksniai, išskyrus laidų, yra plonesni už 1μm.

Plėvelinės mikroschemos yra sudarytos iš sluoksninių elementų ant dielektriko paviršiaus. Plonos plėvelės ( iki 10^-6 m ) yra gaunamos termovakuuminio nusodinimo ir katodinio purškimo būdu, o storos ( daugiau kaip 10^-6 m ) – šilkografija arba įtrinant mišinį pro trafaret¹. Plėvelinės technologijos metodu gaminami pasyvieji mikroschemų elementai – rezistoriai, kondensatoriai ir ritės.

K¹ vadiname hibridinėmis mikroschemomis? Kaip jos gaminamos?

Hibridinė mikroschema – plėvelinė mikroschema su diskretiniais elementais.

Hibridinės mikroschemos yra sudarytos iš sluoksniniųpasyviųjų elementų, nekorpusinių aktyviųjų elementų ( diodų ir tranzistorių ) ir laidumo takelių bei aikštelių.

Kas yra puslaidininkinė mikroschema? Kokiais technologiniais procesais ji gaminama?

Puslaidininkinė mikroschema – mikroschema, kurios visi elementai ir juos jungiantys laidininkai yra puslaidininkinio kristalo tūryje ir ant jo paviršiaus.

Pagrindiniai puslaidininkių mikroschemų gaminimo technologiniai procesai yra šie:

a) paruošiamasis etapas – silicio plokštelių bei mikroschemų korpusų detalių ir mazgų gamybos procesai;

b) puslaidininkių IS elementų formavimo silicio plokštelėse procesai. Puslaidininkių IS elementai formuojami taikant planarinź technologij¹, naudojant epitaksijos, terminės priemaišų difuzijos, dielektrinių ir metalinių plėvelių sudarymo, fotolitografijos bei kitus procesus;

c) puslaidininkių IS surinkimo, kontrolės ir bandymo procesai.

K¹ vadiname puslaidininkine hibridine mikroschema? Kaip ji gaminama?

Puslaidininkinė hibridinė mikroschema – puslaidininkinė mikroschema, kurioje visi pasyviniai elementai arba jų dalis – plėvelės ant izoliuoto puslaidininkinio kristalo paviršiaus.

Hibridinės mikroschemos gaminamos būdu, kai plėvelės tvirtinamos ant puslaidininkio kristalo, kuriame realizuoti aktyvūs elementai, vadinamos puslaidininkėmis hibridinėmis mikroschemomis.

Kaip klasifikuojamos mikroschemos pagal integravimo laipsnį?

Integravimo laipsnį lemia elementų skaičius M vienoje mikroschemoje.

K = lgM;

čia K – integravimo laipsnis (K reikšmė apvalinama iki artimiausio didesnio sveikojo skaičiaus).

Taigi pirmojo integravimo laipsnio mikroschemose yra iki 10 elementų, antrojo – iki 100, trečiojo – iki 1000 ir t.t. Trečiojo-penktojo integravimo laipsnių mikroschemos vadinamos didelėmis (DIS), šeštojo ir aukštesnių integravimo laipsnių – superdidelėmis (SDIS).

Literatūra:

1. R.Kirvaitis. „Mikroschemų technologija. Plėvelinių mikroschemų gamyba“ – Vilnius:1979
2. V.Kravčiūnas „Elektronikos ir mikroelektronikos pagrindai“ – Vilnius:1993
3. L.Laurinavičius „Elektronikos pagrindai“ – Vilnius:1989
4. S.Štaras, R.Kirvaitis „Mikroelektronikos pagrindai“ –Vilnius:1995