基本介紹
- 中文名：積體電路工藝
- 外文名：integrated circuit technique
- 構想出現年代：二十世紀50年代末和60年代初
- 種類數量：三種
單片工藝,薄膜工藝,厚膜工藝,工藝特點,工藝發展,
單片工藝
單片積體電路工藝
利用研磨、拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、蒸發等一整套平面工藝技術，在一小塊矽單晶片上同時製造電晶體、二極體、電阻和電容等元件，並且採用一定的隔離技術使各元件在電性能上互相隔離。然後在矽片表面蒸發鋁層並用光刻技術刻蝕成互連圖形，使元件按需要互連成完整電路，製成半導體單片積體電路。隨著單片積體電路從小、中規模發展到大規模、超大規模積體電路，平面工藝技術也隨之得到發展。例如，擴散摻雜改用離子注入摻雜工藝；紫外光常規光刻發展到一整套微細加工技術，如採用電子束曝光製版、等離子刻蝕、反應離子銑等；外延生長又採用超高真空分子束外延技術；採用化學汽相澱積工藝製造多晶矽、二氧化矽和表面鈍化薄膜；互連細線除採用鋁或金以外，還採用了化學汽相澱積重摻雜多晶矽薄膜和貴金屬矽化物薄膜，以及多層互連結構等工藝。
薄膜工藝
薄膜積體電路工藝
整個電路的電晶體、二極體、電阻、電容和電感等元件及其間的互連線,全部用厚度在1微米以下的金屬、半導體、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質薄膜，並通過真空蒸發工藝、濺射工藝和電鍍等工藝重疊構成。用這種工藝製成的積體電路稱薄膜積體電路。
薄膜積體電路中的電晶體採用薄膜工藝製作, 它的材料結構有兩種形式：①薄膜場效應硫化鎘和硒化鎘電晶體，還可採用碲、銦、砷、氧化鎳等材料製作電晶體；②薄膜熱電子放大器。薄膜電晶體的可靠性差，無法與矽平面工藝製作的電晶體相比，因而完全由薄膜構成的電路尚無普遍的實用價值。
實際套用的薄膜積體電路均採用混合工藝，也就是用薄膜技術在玻璃、微晶玻璃、鍍釉或拋光氧化鋁陶瓷基片上製備無源元件和電路元件間的互連線，再將積體電路、電晶體、二極體等有源器件的晶片和不便用薄膜工藝製作的功率電阻、大電容值的電容器、電感等元件用熱壓焊接、超聲焊接、梁式引線或凸點倒裝焊接等方式組裝成一塊完整電路。
厚膜工藝
厚膜積體電路工藝
用絲網印刷工藝將電阻、介質和導體塗料澱積在氧化鋁、氧化鈹陶瓷或碳化矽襯底上。澱積過程是使用一細目絲網，製作各種膜的圖案。這種圖案用照相方法製成，凡是不澱積塗料的地方，均用乳膠阻住網孔。氧化鋁基片經過清洗後印刷導電塗料，製成內連線線、電阻終端焊接區、晶片粘附區、電容器的底電極和導體膜。製件經乾燥後，在750～950℃間的溫度焙燒成形，揮發掉膠合劑，燒結導體材料，隨後用印刷和燒成工藝制出電阻、電容、跨接、絕緣體和色封層。有源器件用低共熔焊、再流焊、低熔點凸點倒裝焊或梁式引線等工藝製作，然後裝在燒好的基片上，焊上引線便製成厚膜電路。厚膜電路的膜層厚度一般為 7～40微米。用厚膜工藝製備多層布線的工藝比較方便，多層工藝相容性好，可以大大提高二次集成的組裝密度。此外，等離子噴塗、火焰噴塗、印貼工藝等都是新的厚膜工藝技術。與薄膜積體電路相仿，厚膜積體電路由於厚膜電晶體尚不能實用，實際上也是採用混合工藝。
工藝特點
單片積體電路和薄膜與厚膜積體電路這三種工藝方式各有特點，可以互相補充。通用電路和標準電路的數量大，可採用單片積體電路。需要量少的或是非標準電路，一般選用混合工藝方式，也就是採用標準化的單片積體電路，加上有源和無源元件的混合積體電路。厚膜、薄膜積體電路在某些套用中是互相交叉的。厚膜工藝所用工藝設備比較簡易，電路設計靈活，生產周期短，散熱良好，所以在高壓、大功率和無源元件公差要求不太苛刻的電路中使用較為廣泛。另外，由於厚膜電路在工藝製造上容易實現多層布線，在超出單片積體電路能力所及的較複雜的套用方面，可將大規模積體電路晶片組裝成超大規模積體電路，也可將單功能或多功能單片積體電路晶片組裝成多功能的部件甚至小的整機。
工藝發展
單片積體電路除向更高集成度發展外，也正在向著大功率、線性、高頻電路和模擬電路方面發展。不過,在微波積體電路、較大功率積體電路方面，薄膜、厚膜混合積體電路還具有優越性。在具體的選用上，往往將各類單片積體電路和厚膜、薄膜集成工藝結合在一起，特別如精密電阻網路和阻容網路基片貼上於由厚膜電阻和導帶組裝成的基片上，裝成一個複雜的完整的電路。必要時甚至可配接上個別超小型元件，組成部件或整機。
