Межэлементных соединений

Полупроводниковая интегральная микросхема — это ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полу* проводника (не допускается применение терминов «твердая схема», «монолитная схема» и т. д.).

Пленочная интегральная микросхема — это ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала.

Полупроводниковой ИС называется ИС. все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Пленочной ИС называется ИС, все элементм и межэлементные соединения которой выполнены только в виде пленок.

Полупроводниковые микросхемы — микроэлектронные изделия, выполняющие определенную функцию преобразования и обработки сигнала, все элементы и межэлементные соединения которых выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Полупроводниковая интегральная микросхема — интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Кристалл интегральной микросхемы — часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы полупроводниковой ИМС, межэлементные соединения и контактные площадки.

Устройство. Полупроводниковая интегральная микросхема — ИМС, элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Полупроводниковой микросхемой является ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводникового кристалла. Иногда полупроводниковую схему называют монолитной ИМС.

После изготовления всех элементов (транзисторов, диодов, резисторов и др.) полупроводниковых ИМС необходимо создать межэлементные соединения, формирующие окончательную структуру принципиальной схемы определенного назначения, а также контактные площадки для подсоединения внешних выводов корпуса. Для этого предварительно окисленную поверхность пластины кремния покрывают слоем осажденного алюминия (например, методом вакуумного напыления) толщиной 0,5—2 мкм, который после заключительной операции фотолитографии через окна фоторезиста в ненужных местах стравливают. На поверхности полупроводника остается требуемый рисунок алюминиевых проводников шириной около 10 мкм и контактные площадки. Соединение контактных площадок с выводами корпуса осуществляют в большинстве случаев с помощью золотых проволочек диаметром 25—50 мкм ультразвуковой или термокомпрессионной сваркой.

По технологии изготовления различают полупроводниковые, пленочные и гибридные И С. В полупроводниковой ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводника. В пленочной ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде проводящих, диэлектрических и резистивных пленок (слоев) на подложке. Вариантами пленочных ИС являются тонкопленочные с толщиной пленок до 1 мкм и толстопленочные с толщиной пленок свыше 1 мкм — до десятков микрометров. Гибридные ИС кроме элементов содержат компоненты. Частным случаем гибридной ИС является многокристальная И С, содержащая в качестве компонентов несколько бескорпусных полупроводниковых ИС на одной подложке. Наиболее распространены полупроводниковые и гибридные ИС.

Главное требование, которому должны удовлетворять проводящие пленки, используемые для межэлементных соединений на кристалле,— обеспечение омического контакта с диффузионными областями структур полупроводниковых микросхем и другими металлическими пленками. Хороший омический контакт имеет небольшое переходное сопротивление и линейную вольт-амперную характеристику. Для успешного выполнения внешних соединений материал пленки должен хорошо поддаваться термокомпрессионной сварке.

Топологическая организация может быть описана топологической схемой, определяющей форму слоев, а также взаимное расположение элементов и межэлементных соединений на поверхности кристалла. Основной является системная организация, а схемотехническая и топологическая организации определяются исходя из системных и технологических требований. Существует и обратная связь. На системную организацию БИС влияет специфика ИС, в частности ограниченное число контактных площадок или выводов корпуса.

шим количеством межэлементных соединений; защищенностью наиболее чувствительных элементов; групповой технологией изготовления; малыми мощностями рассеяния; невозможностью неправильного применения элементов и компонентов; конкретной областью применения; герметизацией и другими факторами, которые действуют в комплексе.

Для тестового контроля гибридных БИС и микросборок разработаны тестовые схемы для оценки качества переходов между слоями многослойной разводки, пересечений элементов коммутации изолирующих слоев, системы межэлементных соединений и резистивных элементов. При этом тестовые схемы должны иметь высокую чувствительность как к дефектам подложки, так и к нестабильности технологических операций.

В качестве примера на 2.5 приведена конструкция трехдорожечной тестовой схемы для оценки качества межэлементных соединений, выполненных с минимальной шириной и разной длиной, а на 2.6 — тестовая схема для оценки качества и надежности пересечений элементов коммутации (схема содержит до 3000 пересечений). Использование тестового контроля предусматривает автоматизацию измерительных операций и статистическую обработку результатов.

2.5. Трехдорожечна» тестовая схема для контроля качества межэлементных соединений гибридных ИМС:

няют с контактными площадками, выполняемыми из золота, меди, никеля или алюминия. Эти же металлы с высокой электропроводностью используются для межэлементных соединений.

полупроводниковой интегральной микросхемы, в которой активные и пассивные элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразъемно связанных р-п-перехо-дов в одном исходном полупроводниковом материале. Это позволило исключить процесс сборки радиоаппарата, повысить плотность упаковки и надежность межэлементных соединений. Таким образом, полупроводниковая электроника вступила в новую фазу своего развития — появилась микроэлектроника. В дальнейшем полупроводниковую интегральную микросхему будем называть интегральной микросхемой (ИМС). Переход к ИМС стал возможен благодаря освоению новой полупроводниковой технологии, характеризующейся созданием групповых методов изготовления пленарных (плоских) р-п-р- или га-р-п-структур. При современном групповом технологическом цикле может быть изготовлено одновременно несколько десятков тысяч ИМС с количеством элементов от 50 до 500 или несколько тысяч ИМС с количеством элементов порядка 5000, т. е. одновременно может быть выполнено несколько миллионов элементов с помощью тех же простейших технологических операций по формированию р-и-переходов, что и при изготовлении одиночного планарного транзистора. Это позволяет обеспечить высокую идентичность параметров ИМС и значительно повысить надежность по сравнению с аналогичными схемами на дискретных элементах. За счет усложнения элементной базы происходит уменьшение сложности конструкции, числа внешних соединений и объема электронной аппаратуры.

Для изготовления транзисторов, как и для изготовления других элементов полупроводниковых ИМС и межэлементных соединений, в настоящее время используется несколько разновидностей планарной технологии. Наиболее широко применяется планарно-диффузаочная и планарно-эпш'аксиальная технология с изоляцией элементов с помощью обратносмещенных р-я-переходов.

В конструкциях первого вида в слое защитного оксида вытравлены отверстия ко всем внутренним контактам, с помощью которых осуществляется электрическое соединение элементов ячеек матриц при формировании функциональных элементов и соединение последних для реализации заказной БИС. Пластина с кристаллами полностью покрывается слоем металла. Требуемый рисунок межэлементных соединений формируется с помощью лишь одного заказного фотошаблона. Лишний металл удаляется с тех участков поверхности кристаллов, на которых не должно быть никаких соединений. Так как все области контактов вскрыты с помощью окон в оксиде, то нельзя проводить связи в областях свободных (неиспользуемых) контактов. В конструкции БМК необходимо предусматривать поля, свободные от контактов, для прокладки трасс электрических связей. Это ограничение не позволяет получить высокую плотность компоновки элементов на кристалле.

На 2.28 изображен фрагмент БМК, в котором используются однотипные ячейки с шестью транзисторными КМОП-структурами. В качестве элементов «поднырива-ния» используются не только диффузионные шины п+-типа и поликремниевые перемычки, но и области стоков и истоков МОП-транзисторов. Кроме того, затворы имеют двухсторонние контакты, что упрощает реализацию межэлементных соединений.