Тънкослойна IC технология, Основи на електроакустиката
Тънкослойна IC технология
Ролята на технологията на тънките филми в производството на интегрални схеми Интегрираната електроника се развива не като нова или изолирана област на технологията, а чрез обобщаване на много технологични методи, използвани преди това при производството на дискретни полупроводникови устройства и при производството на тънкослойни покрития. В съответствие с това в интегралната електроника са определени две основни насоки:
Създаването на интегрална схема върху една монокристална полупроводникова (досега само силициева) пластинка е естествено развитие на технологичните принципи за създаване на полупроводникови устройства, които са разработени през последните десетилетия, както знаете, са се доказали в експлоатация.
Тънка филмова посока интегрираната електроника се основава на последователното нарастване на филми от различни материали на обща основа (субстрат) с едновременно образуване на микрочасти (резистори, кондензатори, контактни накладки и т.н.) и връзки във веригата от тези филми. Относително наскоро полупроводниковите (твърди) и тънкослойни хибридни интегрални схеми се считат за конкурентни насоки в развитието на интегрираната електроника. През последните години стана очевидно, че тези две области в никакъв случай не са изключени, а по-скоро, напротив, взаимно се допълват и обогатяват. Освен това до днес (да, очевидно няма нужда от това) интегрални схеми, използващи някакъв вид технология, не са създадени. Дори монолитни силициеви вериги, произведени главно с помощта на полупроводникова технология, едновременно прилагат методи като вакуумно отлагане на филми от алуминий и други метали, за да се получат връзки във веригата, т.е.методите, на които се основава тънкослойната технология.
Голямо предимство на тънкослойната технология е нейната гъвкавост, която се изразява във възможността за избор на материали с оптимални параметри и характеристики и в действителност за получаване на всяка необходима конфигурация и параметри на пасивните елементи. В този случай допустимите отклонения, с които се поддържат отделните параметри на елементите, могат да бъдат увеличени до 1-2%. Това предимство е особено ефективно в случаите, когато точната стойност на номиналните стойности и стабилността на параметрите на пасивните компоненти са от решаващо значение (например при производството на линейни вериги, резистивни и резистивно-капацитивни вериги, някои видове филтри, фазочувствителни и селективни вериги, генератори и др.). Във връзка с непрекъснатото развитие и усъвършенстване както на полупроводниковата, така и на тънкослойната технология, както и с оглед нарастващата сложност на интегралните схеми, което се изразява в увеличаване на броя на компонентите и усложняването на техните функции, следва да бъде очаква се, че в близко бъдеще ще има процес на интеграция на технологични методи и техники и повечето от сложните интегрални схеми ще бъдат базирани на конвергентна технология. В същото време е възможно да се получат такива параметри и такава надеждност на интегралната схема, които не могат да бъдат постигнати, като се използва всеки вид технология поотделно. Например при производството на полупроводникова интегрална схема всички елементи (пасивни и активни) се изпълняват в един технологичен процес, така че параметрите на елементите са взаимосвързани. Активните елементи са определящи, тъй като преходът база-колектор на транзистора обикновено се използва като кондензатор, а дифузионната област, получена при създаването на основата на транзистора, се използва като резистор. Не можете да оптимизирате параметрите на един елемент, без едновременно да променяте характеристиките на други. С дадените характеристики на активните елементи номиналните стойности на пасивните елементи могат да се променят само чрез промяна на техните размери. Когато се използва комбинирана технология, активните елементи най-често се произвеждат с помощта на равнинна технология в силициева пластина, а пасивните елементи през годините на тънкослойната технология върху окислени елементи (резистори, а понякога и кондензатори) са повърхностите на същия силиций вафла. Въпреки това производствените процеси на активната и пасивната част на ИС се разделят във времето. Следователно характеристиките на пасивните елементи са до голяма степен независими и се определят от избора на материал, дебелината на филмите и тяхната геометрия. Тъй като транзисторите co-IC са разположени вътре в субстрата, размерът на такава схема може да бъде значително намален в сравнение с хибридните интегрални схеми, които използват дискретни активни елементи, които заемат относително голямо пространство върху субстрата. Веригите, направени по комбинираната технология, имат редица несъмнени предимства. Така например, в този случай е възможно да се получат на малка площ резистори с голяма стойност и нисък температурен коефициент на съпротивление, които имат много тясна ширина и голямо повърхностно съпротивление. Контролирането на скоростта на отлагане по време на процеса на получаване на резистори им позволява да бъдат произведени с много висока точност. Резисторите, получени чрез отлагане на филм, не се характеризират с токове на изтичане през субстрата дори при високи температури, а относително високата топлопроводимост на субстрата предотвратява появата на области с висока температура във веригите. Тънките филми, в допълнение към производството на интегрални схеми, използващи епитаксиално-планарна технология, се използват широко при производството на хибридни интегрални схеми, както и при производството на нови видове микроелектронни устройства (устройства, свързани с зареждане, устройства за криотронна памет, базирани на Джоузефсънов ефект, устройства с памет, базирани на цилиндрични магнитни домейни и др.).