– толстоплёночная интегральная схема (нанесение слоев паст толщиной от 1 до 25 мкм);
– тонкоплёночная интегральная схема (вакуумное напыление плёнок толщиной до 1 мкм).
• Полупроводниковые микросхемы – все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния или германия).
• Гибридные микросхемы – кроме полупроводникового кристалла содержат несколько бескорпусных диодов, транзисторов и (или) других электронных компонентов, помещенных в один корпус.
Микросхема, исполненная на пленке, напоминает слоеный пирог. На основание схемы – германиевую или кремниевую пластину толщиной не более 0,5 мм – наносят, слой за слоем, различные материалы: алюминий играет роль проводника, нихром – сопротивления, окись кремния – диэлектрика. При этом каждый слой получает рисунок от фотошаблона, созданного на этапе схемотехнического проектирования. В результате образуются компоненты ИС – участки, эквивалентные по своим свойствам транзисторам, конденсаторам и резисторам.
При изготовлении полупроводниковых ИС (англ. system-on-chip) требуется неоднократное проведение фотолитографического процесса с воспроизведением на исходном чипе совмещающихся между собой различных рисунков (фотошаблонов). Элементы будущей ИС создаются посредством легирования, то есть внедрения (загонки) в пластину различных примесей и их распределения (разгонки) по требуемому объему. Основным методом легирования является диффузия парами гидрида фосфора, мышьяка и бора при температуре 1100–1200 градусов Цельсия.
Точность поддержания температуры, постоянство концентрации примеси у поверхности чипа, длительность процесса отжига определяют распределение примеси по толщине пластины и, соответственно, точные параметры элементов будущей микросхемы. Скорость роста эпитаксиального слоя – порядка 1 мкм/мин, но ее можно регулировать. Толщина эпитаксиального слоя составляет от нескольких микрометров для сверхвысокочастотных транзисторов до ~100 мкм для высоковольтных тиристоров.
Важнейшая характеристика ИС – степень интеграции, то есть число активных элементов (для определённости – транзисторов) в одной сборке. Вплоть до середины 1960-х годов среди производителей полупроводниковых приборов господствовало убеждение в том, что, по мере насыщения ИС активными элементами, практический выход пригодных изделий будет столь низким, что никогда не принесет выгоды. «Это – эффект множества яиц: чем больше вы их накладываете в корзину чипа, тем вероятнее, что он будет плохой», – утверждал в 1965 г. вице-президент Bell Labs Джек Мортон, считавшийся гуру транзисторной схемотехники.[12]
Военные программы и подготовка полета космического корабля «Аполлон» на Луну потребовали создания миниатюрных электронных приборов на базе микросхем, содержащих до 25 элементов. Немаловажное значение для повышения степени интеграции элементов