1.2 Основні положення і принципи мікроелектроніки

Мікроелектроніка дозволяє вирішити проблеми різкого підвищення надійності електронної апаратури, значного зменшення її габаритів, маси, споживаної енергії і вартості. В мікроелектроніці відмовляються від застосування дискретних радіокомпонентів. Використовуючи досягнення фізики твердого тіла, металургії надчистих матеріалів і електронного машинобудування на основі якісно нової технології, в мікрооб'ємах твердого тіла формують складні електронні вузли – інтегральні мікросхеми.

Інтегральною мікросхемою (integral microcircuit) – називають мікроелектронний виріб, що виконує певну функцію перетворення і оброблення сигналів і має високу щільність пакування електрично з’єднаних елементів (або елементів і компонентів) і кристалів, які з точки зору вимог до випробувань, приймання, поставки і експлуатації розглядається як єдине ціле. Щільність пакування елементів в мікросхемі може досягати сотень тисяч елементів в одному кристалі.

Часто замість терміну інтегральна мікросхема (ІМС) використовуються терміни інтегральна схема (ІС) або просто мікросхема. Інтегральна мікросхема містить елементи і компоненти.

Елементом (element) інтегральної мікросхеми називається частина ІМС, що реалізовує функцію якого-небудь простого електрорадіо- елементу (наприклад, транзистора, діода, резистора, конденсатора) Ця частина виконана нероздільно від кристала ІМС (або її підкладки). Елемент не може бути відокремлений від ІМС як самостійний виріб, тому його не можна випробувати, упакувати і експлуатувати.

Компонентом (component) інтегральної мікросхеми також називається частина ІМС, що реалізовує функції якого-небудь електрорадіоелементу. Проте ця частина перед монтажем була самостійним виробом в спеціальній упаковці (комплектуючий виріб). Компонент у принципі може бути відокремлений від виготовленої ІМС.

Апаратуру, в якій в основному використовуються вироби мікроелектроніки, називають мікроелектронною. Підвищення надійності мікроелектронної апаратури пояснюється використовуванням при виготовленні інтегральних мікросхем спеціальної технології, при якій застосовуються особливо чисті матеріали, а весь процес виготовлення протікає в умовах, що виключають можливість забруднень. Крім того, внутрішні з'єднання інтегральних мікросхем захищені міцним покриттям, а їх малі габарити дозволяють створювати міцні і компактні вузли і блоки апаратури, здатні витримувати великі механічні навантаження. Висока надійність інтегральних мікросхем обумовлена також меншим числом з'єднань.

Застосування інтегральних мікросхем і мікропроцесорів дозволяє зменшити габарити апаратури і її масу на два порядки і більше. Це пояснюється тим, що елементи інтегральних мікросхем досить малі – їх розміри складають одиниці і десяті частки мікрометра. Малі габарити інтегральних мікросхем і мале споживання ними електричної енергії дають можливість здійснити комплексну мікромініатюризацію всіх компонентів електронної апаратури.

Окрім інтегральних мікросхем мікроелектроніка охоплює область функціональної електроніки. При створенні функціональних приладів, мікросхем, вузлів і блоків електронної апаратури використовують явища в твердих тілах, пов'язані з механічними, тепловими випромінювальними і магнітними ефектами, а також явища в рідких тілах, пов'язані з електрохімічними процесами. При цьому відповідному матеріалу додають властивості, необхідні для виконання даної функції, а проміжний етап подання бажаної функції у вигляді еквівалентної електронної схеми опускають. Функціональні прилади (device), блоки (block), мікросхеми і елементи можуть виготовлятися не тільки на основі напівпровідників, але і на основі таких матеріалів, як надпровідники та сегнетоелектрики.