Гибридной интегральной

Гибридная технология микроэлектронных устройств развивается и совершенствуется в направлении создания конструкций, обеспечивающих высокую плотность и точность монтажа полупроводниковых БИС и СБИС и хороший тепло-отвод от этих компонентов. Для этих целей используют целый ряд новых матеоиалов, в частности стальные эмалированные подложки в толсто пленочной технологии, алюминиевые подложки с нанесенной на них многоуровневой тонкопленочной коммутацией и полимерной межуровневой изоляцией. Определенные преимущества дает сочетание в одном изделии тонкопленочной и толстопленочной технологии, получившей название дигибридной.

Пленочная и гибридная технология. С помощью пленочной технологии изготавливают пассивные элементы: резисторы, конденсаторы, элементы индуктивности, а также соединительные проводники и контактные площадки. Таким образом, чисто пленочные ИС обычно являются пассивными. Пленочные интегральные элементы часто используют совместно с миниатюрными навесными компонентами в составе гибридных ИС. Последние, уступая полупроводниковым ИС по надежности, плотности упаковки и себестоимости, имеют во многих случаях лучшие технические показатели за счет применения широкой номенклатуры навесных компонентов (транзисторов, конденсаторов и элементов индуктивности). Элементы пленочных и гибридных ИС выполняются на поверхности диэлектрической подложки.

В начале 70-х годов были созданы кремниевые биполярные СВЧ-гранзисторы, что ускорило развитие микросхем сначала деци-, а затем и сантиметрового диапазона. Однако кремниевые полупроводниковые микросхемы не получили распространения из-за паразитных емкостей элементов, потерь в проводящей подложке и невозможности реализации на кристалле пассивных элементов с использованием МПЛ. Создание помимо транзисторов других необходимых элементов, таких как диоды металл—полупроводник, p-i-n диоды, пленочные R-, L-, С-элементы, принципиально было возможным, но значительно усложняло технологию. Поэтому единственно приемлемой в то время оказалась гибридная технология, она широко применяется и сейчас.

Методы микроминиатюризации электронных схем развиваются на основе широкого использования достижений в технологии микроэлектроники. Микроэлектроникой называется область радиоэлектроники, охватывающая схемотехнические и конструкторско-технологичес-кие вопросы создания микроминиатюрных электронных схем и устройств в целом при помощи специальных технологических процессов. Различают следующие технологические способы производства изделий микроэлектроники: микромодульная технология, тонкопленочная технология, интегральная технология и гибридная технология.

Гибридная технология производства элементов использует интегральные и тонкопленочные технологические процессы. В логических элементах, выполненных по гибридной технологии, активные компоненты могут изготовляться в полупроводниковых областях подложки, а для изготовления пассивных компонентов используются тонкие пленки.

Достоинства гибридной технологии проявляются при изготовлении прецизионных ИМС. Это — высокое качество пассивных элементов, более широкий частотный диапазон элементов, малые допуски, температурная стабильность. В ряде случаев путем соответствующего выбора температурных коэффициентов пассивных элементов можно осуществить компенсацию температурной нестабильности характеристик ИМС, вызываемой изменением параметров активных элементов. Отсутствие общей подложки, являющейся базовой пластиной для формирования всех элементов, способствует ослаблению паразитных связей, что также важно при разработке прецизионных ИМС. Прецизионные ИМС, а также микросхемы частного назначения обычно требуются в небольшом количестве (малая серия), поэтому для их производства прежде всего подходит гибридная технология, так как она не связана с большими затратами на оборудование подготовительных работ. Кроме того, при гибридной технологии существенно сокращается срок между разработкой ИМС и их производством. Недостатком гибридных ИМС является меньшая плотность компоновки эле-6

универсальными достоинствами, что обеспечивает их высокий тираж. Гибридная технология особенно предпочтительна при разработке ИМС частного применения, т. е. для решения какой-то определенной задачи. В этом случае тираж ИМС обычно невысок, и экономически выгоднее выпуск гибридных ИМС.

технология, интегральная технология и гибридная технология.

Гибридная технология производства элементов использует интегральные и тонкопленочные технологические процессы. В логических элементах, выполненных по гибридной технологии, активные компоненты могут изготовляться в полупроводниковых областях подложки, а для изготовления пассивных компонентов используются тонкие пленки.

способу используется гибридная технология, которая допускает раздельное согласование фотодиода и усилителя и, как следствие этого, хорошие оптические и электрические параметры оптопары.

Выход годных ИМС, в первую очередь зависит от сложности технологического процесса. Чем меньше технологических операций в типовом технологическом процессе, тем выше будет ожидаемый процент выхода годных ИМС. Поэтому выход годных гибридных ИМС всегда выше 'полупроводниковых, так как гибридная технология проще. По той же причине выход годных полупроводниковых ИМС «а МДП-транэисторах выше, чем ИМС на биполярных транзисторах ( 1.10).

Проводники в гибридной интегральной микросхеме обеспечивают необходимое соединение элементов между собой, и их подключение к выводным зажимам обычно выполняют в виде тонкой пленки золота, меди или алюминия с подслоем никеля, хрома или титана. Подслой обеспечивает высокую адгезию к изоляционному основанию, а слой золота, меди или алюминия — высокую электрическую проводимость.

Плотность пассивных и активных компонентов при их многослойном расположении в гибридной интегральной микросхеме, выполненной по тонкопленочной технологии, может достигать 300—500 эл/см2. Внешний вид гибридной интегральной микросхемы без корпуса показан на 2.4. Собранную гибридную интегральную микросхему помещают в жесткий металлический или пластмассовый корпус, предназначенный для повышения механической прочности и герметизации схемы ( 2.5).

ке и поставке нельзя рассматривать как самостоятельное изделие. В отличие от элемента компонент, являющийся частью ИМС, можно выделить как самостоятельное комплектующее изделие (например, бескорпусный транзистор в гибридной интегральной схеме).

Гибридной интегральной микросхемой называют ИМС, содержащую диэлектрическое основание (подложку), все пассивные элементы на поверхности которой выполняются в виде однослойных или многослойных пленочных структур, соединенных неразрывными пленочными проводниками, а полупроводниковые приборы, в том числе ИМС и другие компоненты (миниатюрные керамические конденсаторы, индуктивности и др.), размещены на подложке в виде дискретных навесных деталей. Транзисторы и другие полупроводниковые приборы в пленочном исполнении не нашли применения, так как получение в производственных условиях монокристаллических тонких пленок полупроводника с удовлетворительной структурой является очень сложной задачей.

1.26. Структура гибридной интегральной микросхемы, наготовленной по совмещенной технологии

На 9.6, а показан общий вид платы гибридной интегральной микросхемы, представляющей собой схему транзисторного усилителя. На диэлектрическую подложку наносятся через трафарет резистивные полоски R\, /?2, Яз из высокоомного материала; затем через другой трафарет распылением металла, имеющего высокую электропроводность, наносятся нижняя обкладка О\ конденсатора С, межсоединения и контактные площадки 1—5, затем через третий трафарет наносится пленка диэлектрика конденсатора Д, а через четвертый трафарет последний слой — верхняя обкладка конденсатора 0-2- Транзистор VT приклеивается к подложке и проволочными выводами присоединяется к соответствующим контактным площадкам.

Подложки микросхем обычно имеют прямоугольную форму пластины ( 10.1, а) и делятся на два основных типа: диэлектрические и полупроводниковые. На диэлектрические подложки при изготовлении гибридных микросхем наносят вакуумным испарением, катодным распылением, трафаретной печатью или другими методами схемотехнические элементы и их соединения в виде проводников, резисторов, конденсаторов, индуктивностей и т. п. На такой же подложке при изготовлении гибридных микросхем, кроме пленочных схемотехнических элементов, монтируют и закрепляют отдельные активные элементы — диоды, триоды или полупроводниковые микросхемы в виде отдельных кристаллов, изготовленных по полупроводниковой технологии. В отдельных случаях подложка гибридной интегральной схемы может нести функции части корпуса.

В связи с тем, что диапазон номинальных значений резисторов и конденсаторов с распределенными параметрами, изготовляемых в настоящее время по гибридной интегральной технологии, остается пока сравнительно узким, в устройствах аналоговой обработки сигналов получают распространение активные RC-фнльтры с дискретными резисторами и конденсаторами, параметры которых могут быть достаточно стабильными.

Часть гибридной интегральной микросхемы, которая может быть выделена как самостоятельное изделие, называют компонентом интегральной микросхемы (в отличие от элемента, который выполнен нераздельно от кристалла полупроводниковой интегральной микросхемы или от подложки гибридной интегральной микросхемы). В состав гибридной интегральной микросхемы

могут входить в качестве компонентов не только транзисторы или диоды, но и целые полупроводниковые интегральные микросхемы. Пассивные элементы гибридных интегральных микросхем изготовляют обычно на ситталовой, керамической или стеклянной подложке путем нанесения различных диэлектрических, резистив-ных и металлических пленок. На этой же подложке выполняют межэлементные и межкомпонентные соединения, а также контактные площадки. Пример гибридной интегральной микросхемы показан на 7.2.

Рис 7.2. Структура гибридной интегральной