1. Quá trình mạch tích hợp monochip sử dụng toàn bộ công nghệ xử lý bề mặt phẳng như mài, đánh bóng, oxy hóa, khuếch tán, in thạch bản, tăng trưởng mở rộng và bay hơi, đồng thời sản xuất các bóng bán dẫn, điốt, điện trở và điện dung và các thành phần khác trên một miếng silicon monochip nhỏ, và sử dụng một số công nghệ cách ly để các thành phần khác nhau trong hiệu suất điện. Lớp nhôm sau đó bay hơi trên bề mặt của tấm silicon và được khắc thành đồ họa kết nối với nhau bằng công nghệ in thạch bản để các phần tử được kết nối với nhau thành mạch hoàn chỉnh theo yêu cầu để tạo thành mạch tích hợp bán dẫn monochip.

Mạch tích hợp nguyên khối

Với sự phát triển của mạch tích hợp monolithic từ nhỏ đến trung bình đến các mạch tích hợp quy mô lớn và siêu lớn, công nghệ quy trình phẳng đã được phát triển. Ví dụ, doping khuếch tán được chuyển sang quá trình doping tiêm ion; In thạch bản UV thông thường được phát triển thành một bộ công nghệ xử lý vi mô hoàn chỉnh, chẳng hạn như sử dụng tia điện tử phơi sáng tấm, khắc plasma, phay ion phản ứng, v.v. Tăng trưởng kéo dài lại áp dụng công nghệ kéo dài chùm phân tử chân không siêu cao; Sản xuất polysilicon, silica và màng thụ động bề mặt bằng cách sử dụng quá trình tinh bột hơi hóa học; Ngoài việc sử dụng nhôm hoặc vàng, các dây kết nối tốt cũng sử dụng các quá trình như màng silicon đa tinh thể pha trộn nặng và màng silicon kim loại quý, cũng như cấu trúc kết nối nhiều lớp.

Mạch tích hợp nguyên khối là mạch tích hợp độc lập thực hiện chức năng mạch đơn vị, không cần linh kiện bên ngoài. Để đạt được tích hợp nguyên khối, cần phải giải quyết một số điện trở, thành phần điện dung và tích hợp thiết bị công suất không dễ dàng, cũng như các thành phần tách biệt với nhau về hiệu suất mạch.

2. Quá trình mạch tích hợp màng mỏng Các bóng bán dẫn, điốt, điện trở, điện dung và cảm ứng và các thành phần khác của mạch và các dây kết nối ở giữa, tất cả đều được tạo thành bằng kim loại, chất bán dẫn, oxit kim loại, nhiều pha trộn kim loại, hợp kim hoặc màng phương tiện cách điện có độ dày dưới 1 micron, và thông qua quá trình bốc hơi chân không, quá trình phún xạ và mạ điện và các quá trình chồng chéo khác. Các mạch tích hợp được làm bằng quy trình này được gọi là mạch tích hợp màng mỏng. Quy trình chính:

Mạch tích hợp phim

① Theo sơ đồ mạch trước tiên chia một số bản vẽ thành phần chức năng, sau đó sử dụng phương pháp sơ đồ phẳng để chuyển đổi thành sơ đồ bố trí mạch phẳng trên tấm cơ sở, sau đó sử dụng phương pháp làm tấm ảnh để tạo ra các mẫu mạng màng dày được sử dụng để in màn hình

② Quá trình chính để sản xuất mạng lưới màng dày trên tấm nền là in ấn, thiêu kết và điều chỉnh điện trở. Phương pháp in phổ biến là in lụa.

③ Trong quá trình thiêu kết, chất kết dính hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn và dễ bay hơi, bột rắn tan chảy, phân hủy và hợp nhất để tạo thành một bộ phim dày dày đặc và mạnh mẽ. Chất lượng và hiệu suất của màng dày liên quan chặt chẽ đến quá trình thiêu kết và bầu không khí xung quanh, tốc độ nóng lên phải chậm để đảm bảo loại trừ hoàn toàn chất hữu cơ trước khi thủy tinh chảy; Thời gian thiêu kết và nhiệt độ đỉnh phụ thuộc vào cấu trúc bùn và màng được sử dụng. Để ngăn chặn màng dày bị nứt, tốc độ làm mát cũng nên được kiểm soát. Lò thiêu kết thường được sử dụng là lò nung đường hầm.

Để mạng lưới màng dày đạt được hiệu suất tốt nhất, sau khi đốt điện trở phải tiến hành điều chỉnh điện trở. Các phương pháp điều chỉnh điện trở thường được sử dụng là phun cát, laser và điều chỉnh xung điện áp, v.v.

3. Quá trình in màn hình cho quy trình mạch tích hợp màng dày tích tụ lớp phủ điện trở, phương tiện và dây dẫn trên lớp lót nhôm oxit, gốm berili oxit hoặc silicon carbide. Quá trình tinh tích là việc sử dụng một lưới dây tốt để tạo ra các mô hình của các màng khác nhau. Loại đồ án này được làm bằng phương pháp chụp ảnh, phàm là nơi không tích tụ sơn, đều dùng keo cao su chặn lỗ lưới. Tấm cơ sở nhôm oxit được làm sạch sau khi in lớp phủ dẫn điện để tạo thành dây kết nối bên trong, vùng hàn đầu cuối điện trở, vùng bám dính chip, điện cực cơ bản của tụ điện và màng dẫn. Sau khi làm khô các bộ phận, rang hình thành ở nhiệt độ 750~950 ℃, bay hơi chất kết dính, thiêu kết vật liệu dẫn, sau đó sử dụng in ấn và đốt thành quá trình để tạo ra điện trở, điện dung, nhảy, chất cách điện và niêm phong màu. Các thiết bị hoạt động được sản xuất bằng các quá trình như hàn đồng chảy thấp, hàn lại, hàn ngược điểm nóng chảy thấp hoặc dây dẫn chùm, sau đó được lắp đặt trên tấm cơ sở được đốt cháy tốt, dây dẫn trên hàn được tạo thành mạch màng dày.

Mạch tích hợp màng dày

Độ dày lớp màng của mạch màng dày thường là 7~40 micron. Quá trình chuẩn bị dây nhiều lớp bằng công nghệ màng dày tương đối thuận tiện, khả năng tương thích tốt của công nghệ nhiều lớp, có thể cải thiện đáng kể mật độ lắp ráp tích hợp thứ cấp. Ngoài ra, phun plasma, phun ngọn lửa, quá trình in ấn và dán vv là công nghệ công nghệ màng dày mới. Tương tự như mạch tích hợp màng mỏng, mạch tích hợp màng dày do bóng bán dẫn màng dày chưa thể thực dụng, trên thực tế cũng áp dụng công nghệ hỗn hợp.

4. Đặc điểm công nghệ Mạch tích hợp một mảnh và mạch tích hợp màng mỏng và màng dày, ba phương pháp công nghệ này đều có đặc điểm riêng, có thể bổ sung cho nhau. Có một số lượng lớn các mạch phổ quát và tiêu chuẩn và có thể sử dụng mạch tích hợp một mảnh. Nhu cầu ít hoặc không phải là mạch tiêu chuẩn, thường chọn phương pháp công nghệ hỗn hợp, có nghĩa là sử dụng mạch tích hợp một mảnh tiêu chuẩn, cộng với mạch tích hợp hỗn hợp của các thành phần hoạt động và thụ động. Mạch tích hợp màng dày, màng mỏng đan xen với nhau trong một số ứng dụng. Thiết bị xử lý được sử dụng trong quá trình màng dày tương đối đơn giản, thiết kế mạch linh hoạt, chu kỳ sản xuất ngắn và tản nhiệt tốt, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi hơn trong các mạch có yêu cầu ít khắt khe hơn về áp suất cao, công suất cao và dung sai linh kiện thụ động. Ngoài ra, vì mạch màng dày trong quá trình sản xuất dễ dàng đạt được hệ thống dây điện đa lớp, trong các ứng dụng phức tạp hơn ngoài khả năng của mạch tích hợp một mảnh, có thể lắp ráp chip mạch tích hợp quy mô lớn thành mạch tích hợp quy mô cực lớn, cũng có thể lắp ráp chip mạch tích hợp một mảnh hoặc đa chức năng thành các bộ phận đa chức năng hoặc thậm chí toàn bộ máy nhỏ.

Sử dụng&Thận trọng (1) Mạch tích hợp không được phép vượt quá giá trị giới hạn khi sử dụng và các thông số điện phải phù hợp với giá trị thông số kỹ thuật khi thay đổi điện áp nguồn không vượt quá 10% giá trị định mức. Mạch không được tạo ra điện áp tức thời khi nguồn điện được sử dụng được bật và tắt, nếu không nó sẽ làm hỏng mạch.

(2) Nhiệt độ sử dụng mạch tích hợp nói chung là giữa -30~85 ℃, nên cố gắng tránh xa nguồn nhiệt khi lắp đặt hệ thống.

(3) Khi mạch tích hợp được hàn bằng tay, không được sử dụng sắt hàn điện lớn hơn 45W và thời gian hàn liên tục không được vượt quá 10S.

(4) Đối với mạch tích hợp MOS, hãy ngăn chặn sự cố cảm biến tĩnh cổng.

Trên đây là giới thiệu về công nghệ mạch tích hợp. Hiện nay, ngoài việc phát triển theo hướng tích hợp cao hơn, mạch tích hợp monochip cũng đang phát triển theo hướng mạch công suất cao, tuyến tính, tần số cao và mạch analog. Tuy nhiên, về mặt mạch tích hợp vi sóng, mạch tích hợp công suất lớn, mạch tích hợp màng mỏng, màng dày còn có tính ưu việt. Trong sự lựa chọn cụ thể, có xu hướng kết hợp tất cả các loại mạch tích hợp một mảnh và màng dày, quá trình tích hợp phim, đặc biệt là mạng điện trở chính xác và tấm cơ sở mạng điện trở được dán vào cơ sở được lắp ráp bởi điện trở màng dày và dây dẫn, lắp ráp thành một mạch hoàn chỉnh phức tạp. Khi cần thiết thậm chí có thể được trang bị với các thành phần siêu nhỏ riêng lẻ để tạo thành các bộ phận hoặc toàn bộ máy.