所謂集成電路工藝(integrated circuit technique )，就是把電路所需要的晶體管、二極管、電阻器和電容器等元件用一定工藝方式制作在一小塊硅片、玻璃或陶瓷襯底上，再用適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行互連，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，使整個(gè)電路的體積大大縮小，引出線和焊接點(diǎn)的數(shù)目也大為減少。集成電路的設(shè)想出現(xiàn)在50年代末和60年代初，是采用硅平面技術(shù)和薄膜與厚膜技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子集成技術(shù)按工藝方法分為以硅平面工藝為基礎(chǔ)的單片集成電路、以薄膜技術(shù)為基礎(chǔ)的薄膜集成電路和以絲網(wǎng)印刷技術(shù)為基礎(chǔ)的厚膜集成電路。下面來(lái)了解一下這三種工藝的特點(diǎn)：
1.單片集成電路工藝
利用研磨、拋光、氧化、擴(kuò)散、光刻、外延生長(zhǎng)、蒸發(fā)等一整套平面工藝技術(shù)，在一小塊硅單晶片上同時(shí)制造晶體管、二極管、電阻和電容等元件，并且采用一定的隔離技術(shù)使各元件在電性能上互相隔離。然后在硅片表面蒸發(fā)鋁層并用光刻技術(shù)刻蝕成互連圖形，使元件按需要互連成完整電路，制成半導(dǎo)體單片集成電路。
單片集成電路
隨著單片集成電路從小、中規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，平面工藝技術(shù)也隨之得到發(fā)展。例如，擴(kuò)散摻雜改用離子注入摻雜工藝;紫外光常規(guī)光刻發(fā)展到一整套微細(xì)加工技術(shù)，如采用電子束曝光制版、等離子刻蝕、反應(yīng)離子銑等;外延生長(zhǎng)又采用超高真空分子束外延技術(shù);采用化學(xué)汽相淀積工藝制造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜;互連細(xì)線除采用鋁或金以外，還采用了化學(xué)汽相淀積重?fù)诫s多晶硅薄膜和貴金屬硅化物薄膜，以及多層互連結(jié)構(gòu)等工藝。
單片集成電路是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)單元電路功能，不需外接元器件的集成電路。要實(shí)現(xiàn)單片集成，需要解決一些不易微小型化的電阻、電容元件和功率器件的集成，以及各元件在電路性能上互相隔離的問(wèn)題。
2.薄膜集成電路工藝
整個(gè)電路的晶體管、二極管、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(dǎo)體、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質(zhì)薄膜，并通過(guò)真空蒸發(fā)工藝、濺射工藝和電鍍等工藝重疊構(gòu)成。用這種工藝制成的集成電路稱薄膜集成電路。主要工藝：
薄膜集成電路
①根據(jù)電路圖先劃分若干個(gè)功能部件圖，然后用平面布圖方法轉(zhuǎn)化成基片上的平面電路布置圖，再用照相制版方法制作出絲網(wǎng)印刷用的厚膜網(wǎng)路模板
②在基片上制造厚膜網(wǎng)路的主要工藝是印刷、燒結(jié)和調(diào)阻。常用的印刷方法是絲網(wǎng)印刷。
③在燒結(jié)過(guò)程中，有機(jī)粘合劑完全分解和揮發(fā)，固體粉料熔融，分解和化合，形成致密堅(jiān)固的厚膜。厚膜的質(zhì)量和性能與燒結(jié)過(guò)程和環(huán)境氣氛密切相關(guān)，升溫速度應(yīng)當(dāng)緩慢，以保證在玻璃流動(dòng)以前有機(jī)物完全排除;燒結(jié)時(shí)間和峰值溫度取決于所用漿料和膜層結(jié)構(gòu)。為防止厚膜開(kāi)裂，還應(yīng)控制降溫速度。常用的燒結(jié)爐是隧道窯。
④為使厚膜網(wǎng)路達(dá)到最佳性能，電阻燒成以后要進(jìn)行調(diào)阻。常用調(diào)阻方法有噴砂、激光和電壓脈沖調(diào)整等。
3.厚膜集成電路工藝
用絲網(wǎng)印刷工藝將電阻、介質(zhì)和導(dǎo)體涂料淀積在氧化鋁、氧化鈹陶瓷或碳化硅襯底上。淀積過(guò)程是使用一細(xì)目絲網(wǎng)，制作各種膜的圖案。這種圖案用照相方法制成，凡是不淀積涂料的地方，均用乳膠阻住網(wǎng)孔。氧化鋁基片經(jīng)過(guò)清洗后印刷導(dǎo)電涂料，制成內(nèi)連接線、電阻終端焊接區(qū)、芯片粘附區(qū)、電容器的底電極和導(dǎo)體膜。制件經(jīng)干燥后，在750～950℃間的溫度焙燒成形，揮發(fā)掉膠合劑，燒結(jié)導(dǎo)體材料，隨后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(diǎn)凸點(diǎn)倒裝焊或梁式引線等工藝制作，然后裝在燒好的基片上，焊上引線便制成厚膜電路。
厚膜集成電路
厚膜電路的膜層厚度一般為 7～40微米。用厚膜工藝制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，等離子噴涂、火焰噴涂、印貼工藝等都是新的厚膜工藝技術(shù)。與薄膜集成電路相仿，厚膜集成電路由于厚膜晶體管尚不能實(shí)用，實(shí)際上也是采用混合工藝。
4.工藝特點(diǎn)
單片集成電路和薄膜與厚膜集成電路這三種工藝方式各有特點(diǎn)，可以互相補(bǔ)充。通用電路和標(biāo)準(zhǔn)電路的數(shù)量大，可采用單片集成電路。需要量少的或是非標(biāo)準(zhǔn)電路，一般選用混合工藝方式，也就是采用標(biāo)準(zhǔn)化的單片集成電路，加上有源和無(wú)源元件的混合集成電路。厚膜、薄膜集成電路在某些應(yīng)用中是互相交叉的。厚膜工藝所用工藝設(shè)備比較簡(jiǎn)易，電路設(shè)計(jì)靈活，生產(chǎn)周期短，散熱良好，所以在高壓、大功率和無(wú)源元件公差要求不太苛刻的電路中使用較為廣泛。另外，由于厚膜電路在工藝制造上容易實(shí)現(xiàn)多層布線，在超出單片集成電路能力所及的較復(fù)雜的應(yīng)用方面，可將大規(guī)模集成電路芯片組裝成超大規(guī)模集成電路，也可將單功能或多功能單片集成電路芯片組裝成多功能的部件甚至小的整機(jī)。
5.使用與注意事項(xiàng)
(1)集成電路在使用時(shí)不允許超過(guò)極限值，在電源電壓變化不超過(guò)額定值的±10%時(shí)，電參數(shù)應(yīng)符合規(guī)范值。電路在使用的電源接通與斷開(kāi)時(shí)，不得有瞬時(shí)電壓產(chǎn)生，否則會(huì)使電路擊穿。
(2)集成電路使用溫度一般在–30~85℃之間，在系統(tǒng)安裝時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源。
(3)集成電路如用手工焊接時(shí)，不得使用大于45W的電烙鐵，連續(xù)焊接時(shí)間應(yīng)不超過(guò)10S。
(4)對(duì)于MOS集成電路，要防止柵極靜電感應(yīng)擊穿。
以上就是集成電路工藝的介紹了。目前單片集成電路除向更高集成度發(fā)展外，也正在向著大功率、線性、高頻電路和模擬電路方面發(fā)展。不過(guò)，在微波集成電路、較大功率集成電路方面，薄膜、厚膜混合集成電路還具有優(yōu)越性。在具體的選用上，往往將各類單片集成電路和厚膜、薄膜集成工藝結(jié)合在一起，特別如精密電阻網(wǎng)絡(luò)和阻容網(wǎng)絡(luò)基片粘貼于由厚膜電阻和導(dǎo)帶組裝成的基片上，裝成一個(gè)復(fù)雜的完整的電路。必要時(shí)甚至可配接上個(gè)別超小型元件，組成部件或整機(jī)。
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