Микроэлектроника – это раздел электроники, охватывающий исследования и разработку качественно нового типа электронных приборов (интегральных микросхем) и принципов их применения.
Первые этапы развития микроэлектроники были характерны главным образом прогрессом в области технологии ИС. На этих этапах совершенствовались методы изоляции элементов, методы повышения степени интеграции, способы монтажа навесных компонентов и т.п. Что касается схемотехники (т.е. конфигурации схем, подлежащих интеграции), то на первых порах она заимствовалась из арсенала дискретной транзисторной электроники.
Однако вскоре стало ясно, что качественно новой технологической реализации, свойственной ИС, должны соответствовать адекватные схемные решения. Далеко не все схемы, считавшиеся типичными в дискретной транзисторной электронике, оказались приемлемыми в микроэлектронике. И наоборот, многие схемы, которые в дискретной транзисторной электронике считались «экзотическими» и не имели широкого распространения, в микроэлектронике оказались приемлемыми и даже оптимальными. Поэтому схемотехника ИС отнюдь не совпадает с обычной транзисторной схемотехникой.
В процессе развития микроэлектроники появилось немало специфических элементов ИС, которые не имеют аналогов в транзисторной схемотехнике и не выпускаются в качестве дискретных полупроводниковых приборов (например, многоэмиттерный транзистор, приборы с зарядовой связью и др.). Интегральные схемы, в которых используются такие специфические элементы, не могут быть даже промоделированы на дискретных компонентах.
Интегральная микросхема (или просто интегральная схема) – это совокупность, как правило, большого количества взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и т.п.), изготовленная в едином технологическом цикле, на одной и той же несущей конструкции (подложке) и выполняющая определенную функцию преобразования информации.
Термин «интегральная схема» (ИС) отражает факт объединения (интеграции) отдельных деталей – компонентов – в конструктивно единый прибор, а также факт усложнения выполняемых этим прибором функций по сравнению с функциями отдельных компонентов.
Компоненты, которые входят в состав ИС и, тем самым, не могут быть выделены из нее в качестве самостоятельных изделий, называются элементами ИС, или интегральными элементами. Элементы ИС обладают некоторыми особенностями по сравнению с транзисторами и т.д., которые изготавливаются в виде конструктивно обособленных единиц и соединяются в схему путем пайки.
В основе развития электроники лежит непрерывное усложнение функций, выполняемых электронной аппаратурой. На определенных этапах становится невозможным решать новые задачи старыми средствами или, как говорят, на основе старой элементной базы, например с помощью электронных ламп или дискретных транзисторов. Основными факторами, лежащими в основе смены элементной базы, являются: надежность, габариты и масса, стоимость и мощность.
Особенностью изделий микроэлектроники является высокая степень сложности выполняемых функций, для чего создаются схемы, в которых количество компонентов исчисляется миллионами. Отсюда ясно, что обеспечить надежность функционирования
при соединении компонентов вручную – задача невыполнимая. Единственным способом ее решения является применение качественно новых высоких технологий.
Для изготовления интегральных схем используется групповой метод производства и планарная технология.
Групповой метод производства заключается в том, что,
· во-первых, на одной пластине полупроводникового материала одновременно изготавливается большое количество интегральных схем;
· во-вторых, если позволяет технологический процесс, то одновременно обрабатываются десятки таких пластин.
После завершения цикла изготовления ИС пластина разрезается в двух взаимно-перпендикулярных направлениях на отдельные кристаллы (по-английски chip – чип), каждый из которых представляет собой ИС.
