集成电路工艺(integrated circuit technique)这一概念最早出现于20世纪50年代末至60年代初,当时主要采用硅平面技术和薄膜与厚膜技术来实现。集成电路工艺可分为单片集成电路工艺、薄膜集成电路工艺和厚膜集成电路工艺。
单片
集成电路工艺是利用一系列平面工艺技术完成半导体单片集成电路的制造。随着集成电路的发展,平面工艺技术也在不断进步,出现了诸如离子注入掺杂、微细加工技术、超高真空分子束外延技术、
化学汽相淀积工艺等多种新技术。
薄膜集成电路工艺的特点在于其所有元件和互连线都采用厚度小于1微米的金属、半导体、金属氧化物、多种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜,并通过真空蒸发工艺、溅射工艺和电镀等工艺层层叠加而成。薄膜
集成电路中的
晶体管通常采用薄膜工艺制作,材料结构有薄膜场效应
硫化镉和
硒化镉晶体管等形式。然而,由于薄膜晶体管的可靠性较差,目前尚未能广泛应用。
厚膜集成电路工艺则是通过丝网印刷工艺将
电阻、介质和
导体涂料沉积在
氧化铝、
氧化铍陶瓷或
碳化硅衬底上。厚膜电路的膜层厚度一般在7至40微米之间。厚膜集成电路的实际应用同样采用混合工艺,即将厚膜工艺与其他工艺相结合,以提高组装密度和适用范围。
单片
集成电路、薄膜集成电路和厚膜集成电路各自具备不同的特点,能够相互补充。对于需求量大的通用电路和标准电路,适合采用单片集成电路工艺。而对需求量较小或者非标准的电路,则更适合选择混合工艺。厚膜集成电路因其工艺设备简单、设计灵活、生产周期短等特点,在高压、大功率和对无源元件精度要求不高的电路中有广泛应用。此外,厚膜电路易于实现多层布线,使其在更复杂的应用领域中也有优势。
单片集成电路工艺不仅追求更高的
集成度,还在向大功率、线性、高频电路和
模拟电路方向发展。尽管如此,在
微波集成电路、较大功率集成电路等领域,薄膜、厚膜混合集成电路仍具有明显的优势。在实际应用中,常常会综合运用不同类型的单片集成电路和厚膜、薄膜集成工艺,以便构建更为复杂的电路系统。