RU2006991C1

RU2006991C1 - Large-scale integrated circuit (version)

Info

Publication number: RU2006991C1
Authority: RU
Inventors: Константин Иванович Баринов; Владимир Евгеньевич Власов; Татьяна Сергеевна Володина; Юрий Иванович Горбунов; Анатолий Демьянович Масляный
Original assignee: Константин Иванович Баринов; Владимир Евгеньевич Власов; Татьяна Сергеевна Володина; Юрий Иванович Горбунов; Анатолий Демьянович Масляный
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: microelectronics. SUBSTANCE: large-scale integrated circuit has base of crystal mount on which working surface commutation system with contacting bodies is formed. Certain combination of contacting bodies form sign positions for monolithic integrated circuits formed by method of turned over crystal. Guiding protrusions in the form of truncated pyramids which side surfaces are formed with crystallographic planes III are made in surface of base of crystal mount. In volume of material of body of conductor installed on surface of base of crystal mount there are made blind locating holes which conform duplicate shape of guiding protrusions which provides for precision assembly of structure without use means of technical vision. Through holes conform duplicating shape of crystals of monolithic integrated circuits manufactured in the form of truncated pyramids which side surfaces are crystallographic planes III and which bases are crystallographic planes 100 are formed in volume of body of conductor directly above sign positions of corresponding crystals of monolithic integrated circuits. In this case integration of commutation systems of monolithic integrated circuits and crystal mounts into unified functionally completed device arranged on common base occurs. EFFECT: facilitated manufacture of ultra-high-speed integrated circuits. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при производстве полупроводниковых интегральных схем (ИС) с большой (БИС), сверхбольшой (СБИС) и ультрабольшой (УБИС) степенью интеграции, а также при создании различного рода интегральных гибридных микросборок и многокристалльных модулей (МКМ), предназначенных для изготовления на основе последних узлов и блоков изделий электронной техники (ИЭТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) повышенной группы сложности специального и общепромышленного применения, обеспечивающих расширение функциональных возможностей и уменьшение массогабаритных показателей при повышении надежностных характеристик за счет автоматизации процессов монтажа. The invention relates to microelectronics and can be used in the manufacture of semiconductor integrated circuits (ICs) with a large (LSI), ultra-large (VLSI) and ultra-large (VLSI) degree of integration, as well as the creation of various kinds of integrated hybrid micro-assemblies and multi-crystal modules (MKM), intended for the manufacture on the basis of the last nodes and blocks of electronic equipment (IET) and electronic equipment (REA) increased complexity of special and general industrial applications, providing asshirenie functionality and reduction in weight and size while increasing reliability characteristics by automating the installation process.

Известны конструкции БИС и СБИС, в конструкции которых функционирующие блоки или фрагменты отдельных монолитных ИС, а также отдельные монолитные ИС со средней степенью интеграции различного функционального назначения, размещенные на одной пластине монокристаллического кремния, посредством токопроводящих дорожек, образующих нерегулярную разводку, объединяют в единое функционально законченное устройство, расположенные целиком на едином основании [1] . LSI and VLSI designs are known, in the design of which the functioning blocks or fragments of individual monolithic ICs, as well as individual monolithic ICs with an average degree of integration of various functional purposes, placed on one wafer of single-crystal silicon, are combined into conductive tracks forming irregular wiring into a single functionally complete a device located entirely on a single base [1].

Известны конструкции полупроводниковых пластин, носящих название Unipro SSB фирмы Mosaics Systems, на поверхности которых с использованием методов планарной технологии сформированы два уровня токопроводящих металлизированных дорожек, в качестве материала которых использованы пленки алюминия, разделенные в местах пересечения слоями аморфного кремния. Такая конструкция позволяет проводить программирование межсоединений, применяя для этого процессы электродиффузии атомов алюминия в объем материала аморфного кремния. После монтажа и разварки кристаллов монолитных ИС, размещенных на поверхности пластины известной конструкции и расположение которых зафиксировано с помощью эпоксидного клея, удается сравнительно простыми и доступными средствами объединить все ИС в единое функционально законченное устройство, размещенное на едином основании. There are known designs of semiconductor wafers called Unipro SSB by Mosaics Systems, on the surface of which, using planar technology methods, two levels of conductive metallized paths are formed, the material of which is used aluminum films separated at the intersection by layers of amorphous silicon. This design allows programming interconnects, using the processes of electrodiffusion of aluminum atoms in the volume of amorphous silicon material. After mounting and splicing crystals of monolithic ICs placed on the surface of a plate of known design and whose location is fixed with epoxy glue, it is possible to combine all the ICs into a single functionally complete device placed on a single base with relatively simple and affordable means.

Основными недостатками известных конструкций БИС на одной пластине являются: трудности разработки математического обеспечения систем автоматического проектирования разводки (САПР); сложности реализации и высокая трудоемкость процесса трассировки; необходимость использования машинных комплексов, обладающих большими объемами памяти и высоким быстродействием; индивидуальность создания программ трассировки в силу непредсказуемости распределения годных ИС или функционирующих фрагментов последних по пластине монокристаллического кремния; высокие производственные затраты, связанные с поддержанием на должном уровне высокого и стабильного процента выхода годных ИС по пластине; необходимость разработки специальных приемов и методов, гарантирующих планарность поверхностного рельефа сформированных структур, размещенных на большой площади пластины; ограниченная номенклатура используемых ИС и/или других компонентов МЭА, что связано с использованием технологий, разработанных специально под конструкцию конкретного базового элемента ИС; низкая степень надежности, связанная с невозможностями выявления потенциально ненадежных ИС или фрагментов последних в процессе функционального контроля параметров ИС в составе пластины; высокая себестоимость изготовления, связанная с низкой степенью надежности, которая обеспечивается за счет усложнения конструкции в связи с использованием дополнительного резервирования; низкая ремонтоспособность; сравнительно большие геометрические размеры и неудовлетворительные массогабаритные показатели, связанные с необходимостью резервирования и введением дополнительных схем самотестирования; низкая эффективность использования объема материала кремния. The main disadvantages of the well-known LSI designs on one plate are: difficulties in developing the software for automatic wiring design systems (CAD); implementation difficulties and high complexity of the tracing process; the need to use computer systems with large amounts of memory and high speed; the individuality of creating trace programs due to the unpredictability of the distribution of suitable ICs or functioning fragments of the latter over a single-crystal silicon wafer; high production costs associated with maintaining at the proper level a high and stable percentage of yield of suitable ICs on the plate; the need to develop special techniques and methods that guarantee the planarity of the surface relief of the formed structures located on a large area of the plate; limited range of used IP and / or other components of the IEA, which is associated with the use of technologies developed specifically for the construction of a specific basic element of IP; a low degree of reliability associated with the inability to identify potentially unreliable ICs or fragments of the latter in the process of functional control of IP parameters in the plate; high manufacturing costs associated with a low degree of reliability, which is provided due to the complexity of the design in connection with the use of additional redundancy; low maintainability; relatively large geometric dimensions and unsatisfactory weight and size indicators associated with the need for redundancy and the introduction of additional self-testing schemes; low efficiency of using the volume of silicon material.

Наиболее близким по технической сущности техническим решением является конструкция БИС, описанная в материалах [2] . The closest in technical essence to the technical solution is the design of the LSI, described in the materials [2].

В известной конструкции БИС с целью сокращения длины соединительных проводников, а также расширения номенклатуры применяемых ИС монтаж кристаллов монолитных ИС и других компонентов МЭА производится методом перевернутого кристалла с использованием тел контактирования, являющихся неотъемлемой частью многоуровневой коммутационной системы кристаллоносителя, основанием которому служит пластина монокристаллического кремния n-типа проводимости. При этом рабочие поверхности основания кристаллоносителя ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100), а нижняя часть тел контактирования заглублена в объем материала основания и образует с последним механически прочное соединение типа "ласточкин хвост", чем обеспечивается высокая ремонтоспособность микросборок и узлов ИЭТ и РЭА. Само тело контактирования выполнено из меди и для обеспечения компенсации механических напряжений, возникающих при проведении процессов монтажа и пайки кристаллов монолитных ИС, нижняя часть тела контактирования отделена от основного объема материала основания кристаллоносителя слоями поликристаллического кремния. Физический контакт контактных площадок монтируемых кристаллов монолитных ИС и других компонентов МЭА с телами контактирования многоуровневой коммутационной системы кристаллоносителя осуществляется методами пайки, что гарантирует высокую надежность микросборок и многокристалльных модулей (МКМ). In the well-known LSI design, in order to reduce the length of the connecting conductors, as well as expand the range of used ICs, the installation of monolithic IC crystals and other MEA components is performed by the inverted crystal method using contact bodies, which are an integral part of the multi-level crystal carrier switching system, the base of which is an n- single-crystal silicon wafer type of conductivity. In this case, the working surfaces of the base of the crystalline carrier are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and the lower part of the contact bodies is buried in the volume of the base material and forms a dovetail mechanically strong connection with the latter, which ensures high maintainability of microassemblies and IET and CEA assemblies. The contacting body itself is made of copper and in order to compensate for mechanical stresses arising during the installation and soldering of crystals of monolithic ICs, the lower part of the contacting body is separated from the main volume of the base material of the crystal support by layers of polycrystalline silicon. Physical contact of the contact pads of the mounted crystals of monolithic ICs and other MEA components with the contact bodies of the multilevel crystal carrier switching system is carried out by soldering, which guarantees high reliability of microassemblies and multicrystal modules (MKM).

К числу основных недостатков известной конструкции, принятой за прототип, следует отнести: необходимость прецизионного позицирования кристаллов монтируемых элементов конструкции при проведении процессов монтажа кристаллов, что требует использования дорогостоящего и сложного в эксплуатации прецизионного оптического оборудования с большой глубиной резкости или высокопрецизионных систем технического зрения; трудности проведения контрольных операций в местах пайки, что требует разработки специального сложного оборудования и использования труда высококвалифицированного технического и обслуживающего персонала; низкую плотность размещения кристаллов монтируемых компонентов МЭА; низкую эффективность использования объема материала основания кристаллоносителя, так как последнее используется только в качестве несущего основания и в полной мере не используются возможности кремниевой коммутационной платы в качестве хорошего теплопроводящего материала, позволяющего значительно улучшить условия эксплуатации; затруднен процесс отвода тепловой энергии, выделяемой в процессе работы активных элементов, поскольку кристаллы монолитных ИС не имеют непосредственного физического контакта с поверхностью основания кристаллоносителя; затруднен процесс автоматической сборки, связанный с трудностями и высокой стоимостью разработки специализированного оборудования, в комплект которого должны входить комплексы технического зрения или комплексы высокопрецизионного оптического оборудования с большой глубиной резкости или сложные зеркальные оптические системы; высокая себестоимость изготовления, связанная с использованием дорогостоящего прецизионного оборудования и труда высококвалифицированного технического и обслуживающего персонала, а также выпуском изделий мелкими сериями. The main disadvantages of the known design adopted for the prototype include: the need for precise positioning of crystals of mounted structural elements during the installation of crystals, which requires the use of expensive and difficult to use precision optical equipment with a large depth of field or high-precision vision systems; difficulties in conducting control operations in soldering areas, which requires the development of special sophisticated equipment and the use of labor of highly qualified technical and service personnel; low density of crystals of mounted MEA components; low efficiency of using the volume of the material of the base of the crystal carrier, since the latter is used only as a supporting base and the capabilities of the silicon switching board are not fully used as a good heat-conducting material, which can significantly improve operating conditions; the process of removal of thermal energy released during the operation of active elements is difficult, since the crystals of monolithic ICs do not have direct physical contact with the surface of the base of the crystal carrier; the automatic assembly process is complicated due to the difficulties and high cost of developing specialized equipment, the set of which should include technical vision systems or complexes of high-precision optical equipment with a large depth of field or complex mirror optical systems; high manufacturing costs associated with the use of expensive precision equipment and labor of highly qualified technical and service personnel, as well as the production of products in small batches.

Вышеперечисленные недостатки известной конструкции, принятой за прототип, существенным образом затрудняет использование известной конструкции в качестве базовой конструкции для создания узлов и блоков, применяемых в конструкциях узлов и блоков электронных наручных часов (ЭНЧ), персональных компьютеров (ПК), автоматизированных рабочих мест (АРМ) на основе персональных ЭВМ, устройств отображения информации на ЖК-индикаторных панелях и других изделий электронной техники (ИЭТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) общепромышленного, бытового и специального назначения, где предъявляются жесткие требования к надежности, потреблению, быстродействию и массогабаритным показателям. The above disadvantages of the known design adopted for the prototype, significantly complicates the use of the known design as a basic design for creating nodes and blocks used in the design of nodes and blocks of electronic watches (ELF), personal computers (PCs), workstations (AWP) based on personal computers, devices for displaying information on LCD display panels and other products of electronic equipment (IET) and electronic equipment (REA) for general industrial, household go for special purposes, where strict requirements are placed on reliability, consumption, speed and weight and size indicators.

Целью изобретения является осуществление возможности автоматизации процессов монтажа элементов конструкции при одновременном повышении надежности устройства за счет увеличения механической прочности конструкции. The aim of the invention is the possibility of automating the processes of installation of structural elements while improving the reliability of the device by increasing the mechanical strength of the structure.

Цель достигается тем, что в большой интегральной схеме, содержащей кристаллоноситель, включающий основание, выполненное в виде пластины монокристаллического полупроводникового материала, рабочие поверхности которой ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100), и многоуровневую коммутационную систему с телами контактирования, образующими знакоместа для монтируемых методом перевернутого кристалла кристаллов монолитных интегральных схем, устройство дополнительно содержит кристаллодержатели, размещенные на поверхности основания кристаллоносителя, на которой сформирована многоуровневая коммутационная система с телами контактирования, при этом кристаллодержатели выполнены из пластин механически прочного монокристаллического полупроводникового материала, рабочие поверхности которых ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100), а коэффициент термического расширения материала которых близок по величине к коэффициенту термического расширения материала основания кристаллоносителя, боковые грани сквозных отверстий кристаллодержателей, конформно воспроизводящих форму и геометрические размеры монтируемых кристаллов элементов конструкции, представляют собой наборы равнобочных трапеций, образованных семействами кристаллографических плоскостей { 111} , на поверхности основания кристаллоносителя, обращенной к кристаллодержателям, сформировано не менее четырех направляющих выступов, выполненных в виде усеченных пирамид, боковые грани которых представляют собой наборы равнобочных трапеций, образованных семействами кристаллографических плоскостей { 111} , а в объемах материалов кристаллодержателей сформированы глухие отверстия, конформно воспроизводящие форму и геометрические размеры соответствующих направляющих выступов основания кристаллоносителя. The goal is achieved by the fact that in a large integrated circuit containing a crystal carrier, including a base made in the form of a plate of a single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and a multilevel switching system with contact bodies forming familiarities for those mounted by the inverted method crystal crystals of monolithic integrated circuits, the device further comprises crystal holders placed on a turn the base of the crystal carrier, on which a multilevel switching system with contact bodies is formed, while the crystal holders are made of plates of mechanically strong single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and the coefficient of thermal expansion of the material is close in magnitude to the coefficient of thermal expansion of the base material of the crystal carrier, the side faces of the through holes of the crista hollow holders conformally reproducing the shape and geometrical dimensions of mounted crystals of structural elements are sets of isosceles trapezoidal formed by families of crystallographic planes {111}, at least four guiding protrusions made in the form of truncated pyramids are formed on the surface of the base of the crystal carrier facing the crystal holders, whose faces are sets of isosceles trapeziums formed by the families of crystallographic planes {111}, and blind holes have been formed in the volumes of the materials of the crystal holders conformally reproducing the shape and geometric dimensions of the corresponding guide projections of the base of the crystal carrier.

П. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности позицирования кристаллодержателей, основанием направляющих выступов выбран квадрат со стороной основания в 5-10 раз меньше длины кристаллодержателя. P. 2. The device according to p. 1, characterized in that, in order to simplify the design and improve the accuracy of positioning of the crystal holders, a square with a side of the base is 5-10 times less than the length of the crystal holder with the base of the guiding protrusions.

На чертеже представлен поперечный вертикальный разрез структуры большой интегральной схемы. The drawing shows a transverse vertical section of the structure of a large integrated circuit.

Большая интегральная схема содержит пластину 1 монокристаллического кремния, выполняющую функции основания кристаллоносителя, рабочие поверхности которой ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100), сигнальные шины первого 2 и второго 3 уровней металлизации многоуровневой коммутационной системы, слои межслойного диэлектрика 4 коммутационной системы, слои 5 изолирующего диэлектрика на поверхности основания кристаллоносителя, контактные окна 6 в слое изолирующего диэлектрика, диффузионные области 7 и 11 р⁺-типа проводимости, выполненные в объеме материала основания кристаллоносителя, контактные площадки 8 коммутационной системы кристаллоносителя, тела 9 контактирования коммутационной системы, нижние части 10 тел контактирования, полое тело 12, сформированное в объеме материала основания кристаллоносителя, слои поликристаллического кремния 13, слои защитного диэлектрика 14 на поверхности рельефа коммутационной системы кристаллоносителя, направляющие выступы 15, боковые грани 16 направляющих выступов, основания 17 направляющих выступов, пластина монокристаллического кремния 18, выполняющая функции кристаллодержателя, глухое отверстие 19 кристаллодержателя, боковые грани 20 глухого отверстия кристаллодержателя, основание 21 глухого отверстия кристаллодержателя, слой диэлектрика 22 на поверхности кристаллодержателя, сквозное отверстие 23 в кристаллодержателе, кристаллы 24 монолитных ИС и других компонентов МЭА, боковые грани 25 монтируемых кристаллов, боковые грани 26 сквозных отверстий кристаллодержателей, основания 27 и 28 кристаллов монтируемых ИС, контактные площадки 29 коммутационных систем монтируемых кристаллов, слои защитного диэлектрика 30 коммутационных систем кристаллов монтируемых ИС, контактные окна 31 в слоях межслойного диэлектрика.The large integrated circuit contains a single-crystal silicon wafer 1, which acts as the base of the crystal carrier, whose working surfaces are oriented in the direction of the (100) crystallographic plane, signal buses of the first 2 and second 3 metallization levels of a multilevel switching system, layers of an interlayer dielectric 4 of a switching system, layers 5 of an insulating dielectric on the bottom surface of the chip, the contact holes 6 in the dielectric insulating layer, diffusion area 7 and 11 of p ⁺ -type prov allowances made in the volume of the material of the base of the crystal carrier, contact pads 8 of the switching system of the crystal carrier, body 9 of the contacting system of the switching system, lower parts 10 of the bodies of the contact, hollow body 12 formed in the volume of the material of the base of the carrier, layers of polycrystalline silicon 13, layers of a protective dielectric 14 on the surface the relief of the switching system of the crystal carrier, the guiding protrusions 15, the side faces 16 of the guiding protrusions, the bases 17 of the guiding protrusions, a plate of monofilaments crystalline silicon 18, which acts as a crystal holder, a blind hole of a crystal holder, side faces 20 of a blind hole of a crystal holder, a base 21 of a blind hole of a crystal holder, a dielectric layer 22 on a surface of a crystal holder, a through hole 23 in a crystal holder, crystals 24 of monolithic ICs and other MEA components, side faces 25 mounted crystals, side faces 26 through holes of crystal holders, bases 27 and 28 crystals of mounted ICs, contact pads 29 switching with tems mounted crystals, dielectric protective layers 30 switching systems crystals mounted IC contact holes 31 in the interlayer dielectric layers.

Далее приведены примеры практической реализации предлагаемой конструкции большой интегральной схемы. The following are examples of the practical implementation of the proposed design of a large integrated circuit.

П р и м е р 1. На основании 1 кристаллоносителя, представляющем собой пластину монокристаллического кремния 100 КЭФ 4,5(100)-480, отвечающего требованиям ЕТО. 035.217 ТУ или ЕТО. 035.245 СТУ n-типа проводимости, рабочие поверхности которой ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100), сформирована многоуровневая коммутационная система, состоящая по крайней мере из двух уровней сигнальных шин первого 2 и второго слоев металлизации, разделенных слоями 4 межслойного диэлектрика и размещенных на поверхности изолирующего диэлектрика 5, расположенного на поверхности основания кристаллоносителя. Толщина физических слоев коммутационной системы выбирается исходя из условия обеспечения оптимальных условий работы устройства в целом, его предназначения. В большинстве случаев практического использования в качестве материала сигнальных шин первого 2 и второго 3 уровня металлизации используются металлизированные слои проводящего материала, например меди, алюминия, силицидов тугоплавких металлов и др. , толщиной от 300 нм до 3-5 мкм и с шириной топологического рисунка от 3,0 до 125,0 мкм, обеспечивающих сопротивление самого протяженного участка проводящей разводки не более 5,0 Ом. В качестве материала межслойного диэлектрика 4 использованы слои двуокиси кремния, или сочетание слоев двуокиси кремния и других диэлектриков, например, нитрида кремния или карбида кремния, окиси алюминия и пленок на основе полиимида, толщиной от 650 нм до 2,5-20 мкм. В качестве материала изолирующего диэлектрика 5 использованы слои двуокиси кремния толщиной от 650 нм до 2,5 мкм. PRI me R 1. On the basis of 1 crystal carrier, which is a plate of single crystal silicon 100 KEF 4,5 (100) -480 that meets the requirements of ETO. 035.217 TU or ETO. 035.245 STU of n-type conductivity, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), a multilevel switching system is formed, which consists of at least two levels of signal lines of the first 2 and second metallization layers, separated by layers 4 of the interlayer dielectric and placed on the surface of the insulating dielectric 5 located on the surface of the base of the crystal carrier. The thickness of the physical layers of the switching system is selected based on the conditions for ensuring optimal operating conditions of the device as a whole, its purpose. In most cases of practical use as the signal bus material of the first 2 and second 3 metallization levels, metallized layers of a conductive material are used, for example, copper, aluminum, silicides of refractory metals, etc., with a thickness of 300 nm to 3-5 microns and with a width of topological pattern from 3.0 to 125.0 μm, providing the resistance of the longest portion of the conductive wiring no more than 5.0 ohms. As the material of the interlayer dielectric 4, silicon dioxide layers are used, or a combination of silicon dioxide layers and other dielectrics, for example, silicon nitride or silicon carbide, aluminum oxide and polyimide-based films with a thickness of 650 nm to 2.5-20 μm. As the material of the insulating dielectric 5, silicon dioxide layers with a thickness of 650 nm to 2.5 μm were used.

В слое изолирующего диэлектрика 5 сформированы контактные окна 6, обеспечивающие надежный электрический контакт к диффузионным областям 7, сформированным в приповерхностном объеме полупроводникового материала основания 1 и выполняющими функции либо одного из уровней многоуровневой коммутационной системы кристаллоносителя (диффузионные шины, диффузионные "нырки" и т. п. ), либо диодной структуры охранного диода, либо другого полупроводникового прибора, обеспечивающего процент выхода годных структур в составе коммутационной платы на уровне 89-100% . Contact windows 6 are formed in the insulating dielectric layer 5, which provide reliable electrical contact to the diffusion regions 7 formed in the near-surface volume of the semiconductor material of the base 1 and perform the functions of either one of the levels of the multilevel crystal carrier switching system (diffusion buses, diffusion dives, etc.) .), or a diode structure of a security diode, or another semiconductor device that provides the percentage of suitable structures in the composition of the circuit board in ur is 89-100%.

На контактных площадках 8 коммутационной системы кристаллоносителя 1, сформированных во втором 3 уровне металлизации, выполнены тела 9 контактирования сложной конфигурации, представляющие собой объемные выводы коммутационной системы кристаллоносителя. Нижняя часть 10 тел контактирования, представляющая собой объемный элемент конструкции, выполнена в виде незавершенного тетрагексаэдра, заглублена в объем 11 материала основания кристаллоносителя, представляющего собой область полупроводника р+-типа проводимости, в которой методами анизотропного травления сформировано полое тело 12, выполненное в виде многогранника с числом граней более пяти и представляющее собой незавершенный тетрагексаэдр, во внутреннем объеме которого размещена нижняя часть тела 10 контактирования, отделенная от основного объема материала 11 слоями поликристаллического кремния 13, выполняющего функции демпфирующего элемента конструкции, позволяющего компенсировать механические напряжения, возникающие в конструкции вследствие монтажа кристаллов с последующей пайкой. При этом нижняя часть 10 тел контактирования образует с материалом основания кристаллоносителя 1 конструктивно единое целое за счет образования механически прочного зацепления типа "ласточкин хвост", что способствует в значительной мере повышению ремонтоспособности предлагаемой конструкции. Грани, ограничивающие тело 12, представляют собой либо равнобочные треугольники, либо равнобочные трапеции, образованные семействами кристаллографических плоскостей { 111} и сочетанием семейств кристаллографических плоскостей { 111} и { 100} . At the contact pads 8 of the switching system of the crystal carrier 1 formed in the second metallization level 3, contact bodies 9 of a complex configuration are made, which are volumetric outputs of the switching system of the crystal carrier. The lower part 10 of the contact bodies, which is a three-dimensional structural element, is made in the form of an incomplete tetrahexahedron, is buried in the volume 11 of the base material of the crystal carrier, which is a region of a p + type semiconductor in which a hollow body 12 formed in the form of a polyhedron is formed by anisotropic etching with the number of faces more than five and representing an incomplete tetrahexahedron, in the internal volume of which the lower part of the contacting body 10 is located, separated from novnogo volume of material 11 layers of polycrystalline silicon 13, performing the functions of a damping construction element to compensate for the mechanical stresses in the structure due to the installation of crystals with subsequent soldering. Moreover, the lower part 10 of the contacting bodies forms a structurally integral whole with the base material of the crystal carrier 1 due to the formation of mechanically strong dovetail engagement, which contributes significantly to the maintainability of the proposed design. The faces bounding the body 12 are either isosceles triangles or isosceles trapezoids formed by families of crystallographic planes {111} and a combination of families of crystallographic planes {111} and {100}.

Диффузионные области 11 представляют собой области полупроводникового материала р⁺-типа проводимости так же, как и диффузионные области 7 с шириной линий топологического рисунка от 1,5 до 250 мкм при глубине залегания р-n-перехода на уровне от 125 нм до 11-15 мкм с концентрацией легирующей примеси, в качестве которой могут быть использованы либо атомы бора, либо атомы галия, на уровне от 10¹⁶ до 8 х 10²⁰ см^-3.The diffusion regions 11 are regions of a semiconductor material of a p ⁺ type of conductivity as well as diffusion regions 7 with a line width of the topological pattern from 1.5 to 250 μm with a pn junction depth of 125 nm to 11-15 μm with a concentration of dopant, which can be used either boron atoms or halium atoms, at a level of from 10 ¹⁶ to 8 x 10 ²⁰ cm ^-3 .

Поверхностный рельеф многоуровневой коммутационной системы основания 1 кристаллоносителя защищен слоями защитного диэлектрика 14, в качестве материала которого использованы композиционные диэлектрики на основе двуокиси кремния и нитрида кремния или двуокиси кремния и окиси алюминия толщиной от 650 нм до 2,5 мкм. The surface relief of the multilevel switching system of the base 1 of the crystal carrier is protected by layers of a protective dielectric 14, the material of which is used as composite dielectrics based on silicon dioxide and silicon nitride or silicon dioxide and aluminum oxide with a thickness of 650 nm to 2.5 μm.

На поверхности основания 1, обращенной к кристаллодержателям, сформировано по крайней мере четыре направляющих выступа 15, выполненных в виде усеченных пирамид, боковые грани 16 представляют собой наборы равнобочных трапеций, образованных семействами кристаллографических плоскостей { 111} , а основаниями служат четырехугольные прямоугольники, образованные кристаллографическими плоскостями (100), основание 17 меньшей площади имеет сторону основания, длина которой в 5-10 раз меньше длины стороны основания кристаллодержателя. В данном примере основаниями пирамид служат квадраты со стороной а = 40 мкм. Высота направляющего выступа 15 может находиться в пределах от нескольких микрометров до нескольких десятков микрометров, она определяется назначением конкретной микросборки. Необходимым условием является выполнение соотношения:
Н_{нап.выступ.} ≥2,5 Н_{ком.системы,} (1) где Н_{нап.выступ}. - высота направляющего выступа, мкм;
Н_{ком.системы} - общая толщина слоев коммутационной системы, мкм.At least four guiding protrusions 15, made in the form of truncated pyramids, are formed on the surface of the base 1 facing the crystal holders, the lateral faces 16 are sets of isosceles trapeziums formed by the families of crystallographic planes {111}, and the bases are quadrangular rectangles formed by crystallographic planes (100), the base 17 of a smaller area has a side of the base, the length of which is 5-10 times less than the length of the side of the base of the crystal holder. In this example, the bases of the pyramids are squares with side a = 40 μm. The height of the guide protrusion 15 may range from a few micrometers to several tens of micrometers, it is determined by the purpose of a particular microassembly. A necessary condition is the fulfillment of the ratio:
N _Nap. ≥2.5 N of the _{room system,} (1) where N is the _protrusion . - the height of the guide protrusion, microns;
N _kom.sistemy - the total thickness of the layers of the switching system, microns.

На поверхности основания 1 кристаллоносителя непосредственно на поверхности защитного диэлектрика 14 смонтирован кристаллодержатель 18, представляющий собой пластину монокристаллического кремния 100 КЭФ 4,5(100)-480, отвечающего требованиям ЕТО. 035.217 ТУ или ЕТО. 035.245 СТУ, рабочие поверхности которой ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100) и имеющей то же значение коэффициента термического расширения, что КТР основания кристаллоносителя 1. В большинстве случаев практического использования в качестве исходных пластин для кристаллодержателей и кристаллоносителей используются пластины монокристаллического кремния, забракованные на тех или иных операциях технологического цикла изготовления как самих пластин монокристаллического кремния, так и изготовления ИС или СБИС и прошедших, если это необходимо, циклы регенерации, заключающиеся в удалении части кремния с поверхности пластин. On the surface of the base 1 of the crystal carrier directly on the surface of the protective dielectric 14 is mounted a crystal holder 18, which is a plate of single crystal silicon 100 KEF 4,5 (100) -480 that meets the requirements of ETO. 035.217 TU or ETO. 035.245 STU, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100) and having the same coefficient of thermal expansion as the KTP of the base of the crystal carrier 1. In most cases, monocrystalline silicon plates rejected on those are used as initial plates for crystal holders and crystal carriers or other operations of the technological cycle of manufacturing both the single-crystal silicon wafers themselves, and the manufacture of ICs or VLSI, and passed, if necessary, regeneration cycles, consisting in the removal of part of silicon from the surface of the plates.

В объемах материалов кристаллодержателей 18 на поверхности, обращенной к основанию кристаллоносителя 1, сформированы непосредственно над направляющими выступами 15 глухие отверстия 19, которые конформно воспроизводят форму и геометрические размеры направляющих выступов 15. При этом глухие отверстия 19, выполняющие функции посадочных мест, представляют собой правильные усеченные пирамиды, боковые грани 20 которых представляют собой наборы равнобочных трапеций, образованных семействами кристаллографических плоскостей { 111} . Таким образом направляющие выступы 15 основания кристаллоносителя 1 размещены во внутреннем объеме, ограниченном боковыми гранями 20 и основанием 21, представляющим собой квадрат, образованный кристаллографической плоскостью (100). На поверхности рельефа глухого отверстия 19 кристаллодержателя сформирован защитный слой диэлектрического материала 22, в качестве материала которого использованы слои двуокиси кремния толщиной от 500 нм до 2,5 мкм. При этом глубина глухого отверстия 19 кристаллодержателя определяется, как это следует из рассмотрения фиг. 1, соотношением:
Н_{гл.отвер.} = Н_{нап.выступ.} + Н_д/сл.22, (2) где Н _{гл.отвер.} - глубина глухого отверстия кристаллодержателя, мкм;
Н_{нап.выступ.} - высота направляющего выступа основания, мкм;
Н_д/сл.22 - толщина слоя защитного диэлектрика на поверхности кристаллодержателя, мкм.In the volumes of materials of the crystal holders 18 on the surface facing the base of the crystal carrier 1, blind holes 19 are formed directly above the guide projections 15, which conformally reproduce the shape and geometrical dimensions of the guide projections 15. In this case, the blind holes 19, which perform the functions of the seats, are regular truncated pyramids, the lateral faces 20 of which are sets of isosceles trapezoids formed by families of crystallographic planes {111}. Thus, the guide protrusions 15 of the base of the crystal carrier 1 are placed in the inner volume bounded by the side faces 20 and the base 21, which is a square formed by the crystallographic plane (100). A protective layer of dielectric material 22 is formed on the relief surface of the blind hole 19 of the crystal holder, the layers of which are silicon dioxide with a thickness of 500 nm to 2.5 μm. The depth of the blind hole 19 of the crystal holder is determined, as follows from the consideration of FIG. 1, the ratio:
H _{gl. Hole.} = H _nap.vystup. + H _{d / sr. 22} , (2) where H is the _{main opening.} - depth of the blind hole of the crystal holder, microns;
N _Nap. - the height of the guide protrusion of the base, microns;
N _{d / sl.22} - the thickness of the protective dielectric layer on the surface of the crystal _holder , microns.

Так как кристаллодержатель 18 выполнен из пластины монокристаллического кремния, то проблем согласования составных частей конструкции большой интегральной схемы по коэффициентам термического расширения материалов практически не существует, что гарантирует целостность и высокую механическую прочность конструкции. При этом такая сборка "в паз" повышает механическую прочность конструкции за счет увеличения общей толщины составного кристаллоносителя. Since the crystal holder 18 is made of a single-crystal silicon wafer, there are practically no problems of matching the components of the large integrated circuit design with the thermal expansion coefficients of the materials, which guarantees the integrity and high mechanical strength of the structure. Moreover, such an assembly "in the groove" increases the mechanical strength of the structure by increasing the total thickness of the composite crystal carrier.

В объеме материала кристаллодержателя 18 непосредственно над знакоместами, образованными в определенных сочетаниях телами контактирования 9 и предназначенными для посадки методом перевернутого кристалла кристаллов монолитных ИС и других компонентов МЭА, сформированы сквозные отверстия 23, боковые грани которых представляют собой наборы равнобочных трапеций 26, образованных семейством кристаллографических плоскостей { 111} . При этом сквозные отверстия 23 выполняют функции посадочных мест монтируемых кристаллов 24 монолитных ИС и других компонентов МЭА. Кристаллы 24 представляют собой усеченные пирамиды, боковые грани которых 25 так же, как и боковые грани 27 соответствующих сквозных отверстий 23 кристаллодержателей 18 представляют собой наборы равнобочных трапеций, образованных семействами кристаллографических плоскостей { 111} , а основания, выполненные в виде четырехугольных прямоугольников, образованы кристаллографическими плоскостями (100). При этом меньшее по площади основание служит для формирования физических слоев структур ИС и других компонентов МЭА. В качестве материала подложек кристаллов 24 использованы пластины монокристаллического кремния, рабочие поверхности которых ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100), обладающие КТР, близким по величине КТР материала кристаллодержателя 18. Таким образом отсутствует проблем согласования вышеперечисленных элементов конструкции БИС по величинам КТР. Through the material of the crystal holder 18 immediately above familiarities formed in certain combinations by contact bodies 9 and intended for planting crystals of monolithic ICs and other MEA components by the inverted crystal method, through holes 23 are formed, the lateral faces of which are sets of isosceles trapezoid 26 formed by a family of crystallographic planes {111}. In this case, the through holes 23 perform the functions of seats of mounted crystals 24 of monolithic ICs and other MEA components. The crystals 24 are truncated pyramids, the side faces of which 25, as well as the side faces 27 of the corresponding through holes 23 of the crystal holders 18, are sets of isosceles trapeziums formed by the families of crystallographic planes {111}, and the bases made in the form of quadrangular rectangles are formed by crystallographic planes (100). At the same time, the smaller base serves to form physical layers of IS structures and other MEA components. Monocrystalline silicon wafers were used as the substrate material of crystals 24, the working surfaces of which are oriented in the direction of the (100) crystallographic plane, which have a CTE close to that of the material of the crystal holder 18. Thus, there are no problems in matching the above elements of the LSI design with respect to the CTE values.

Тела 9 контактирования, образующие в определенных сочетаниях знакоместа для монтируемых методом перевернутого кристалла кристаллов 24, оказываются размещенными во внутреннем объеме сквозного отверстия 23, ограниченного с боков поверхностями 26, представляющими собой семейство кристаллографических плоскостей { 111} . Тем самым практически сводится к нулю вероятность повреждения тел 9 контактирования внешними воздействиями или неправильной посадкой кристаллов. The contacting bodies 9, which form familiarities in certain combinations for crystals 24 mounted by the inverted crystal method, turn out to be placed in the internal volume of the through hole 23 bounded on the sides by surfaces 26, which are a family of crystallographic planes {111}. Thus, the probability of damage to the contacting bodies 9 by external influences or improper crystal seating is practically reduced to zero.

В силу того, что как кристаллы 24, так и сквозные отверстия 23 кристаллодержателя 18 сформированы с использованием методов анизотропного травления, то боковые грани, представляющие собой семейства кристаллографических плоскостей { 111} , образуют с плоскостями оснований угол, равный 54,75^о. Последнее обстоятельство делает возможным использование боковых граней 26 сквозного отверстия 23 кристаллодержателя 18 в качестве направляющих при монтаже кристаллов 24 в сквозные отверстия 23. При этом площадь окна сквозного отверстия 23, отстоящего от поверхности основания 1 кристаллоносителя на расстояние, равное толщине пластины кристаллодержателя 18, всегда больше площади основания 28 кристалла 24, на поверхности которого сформированы физические слои монолитных ИС и других компонентов МЭА, что позволяет реализовать принципы автоматизированного монтажа кристаллов 24 в сквозные отверстия 23 кристаллодержателей 18, обеспечивая при этом так называемую "бесшовную" сборку. Боковая поверхность граней 26 сквозных отверстий 23 защищена слоями 22 диэлектрического материала, легированного атомами германия, что позволяет проводить фиксирование положение кристалла 24 в сквозных отверстиях 23 кристаллодержателей 18 за счет использования процессов сварки легкоплавкими стеклами на основе окислов германия. Аналогичным образом производится фиксирование положения кристаллодержателей 18 относительно поверхности основания кристаллоносителя 1.Due to the fact that both crystals 24 and the through holes 23 of the chip carrier 18 are formed using an anisotropic etching method, the side faces, which are a family of crystallographic planes {111} planes form an angle with the base equal to ^about 54.75. The latter circumstance makes it possible to use the side faces 26 of the through hole 23 of the crystal holder 18 as guides when mounting the crystals 24 into the through holes 23. Moreover, the window area of the through hole 23 spaced from the surface of the base 1 of the crystal carrier by a distance equal to the thickness of the plate of the crystal holder 18 is always greater the area of the base 28 of the crystal 24, on the surface of which the physical layers of monolithic ICs and other components of the MEA are formed, which allows the principles of automation The continuous installation of the crystals 24 into the through holes 23 of the crystal holders 18, while ensuring the so-called "seamless" assembly. The lateral surface of the faces 26 of the through holes 23 is protected by layers 22 of dielectric material doped with germanium atoms, which allows fixing the position of the crystal 24 in the through holes 23 of the crystal holders 18 through the use of fusion processes based on germanium oxides. In a similar manner, the position of the crystal holders 18 is fixed relative to the surface of the base of the crystal carrier 1.

Контактные площадки 29 коммутационных систем кристаллов монолитных ИС 24 и других компонентов МЭА находятся в непосредственном физическом контакте с верхними частями тел 9 контактирования, образуя с последними конструктивно единое целое и обеспечивая надежный электрический контакт соответствующих контактных площадок и объединенные в единое устройство, размещенное на едином основании 1 кристаллоносителя. Таким образом, за счет протекания процессов пайки образуется единая электропроводящая система, объединяющая коммутационные системы всех смонтированных кристаллов монолитных ИС и других компонентов МЭА в сквозных отверстиях 23 кристаллодержателей 18, размещенных на поверхности основания 1 кристаллоносителя, за счет чего реализовано новое функционально законченное устройство МЭА, размещенное на едином основании. The contact pads of 29 switching systems of crystals of monolithic IS 24 and other MEA components are in direct physical contact with the upper parts of the contacting bodies 9, forming a structurally integrated whole with the latter and providing reliable electrical contact of the corresponding contact pads and combined into a single device placed on a single base 1 crystal carrier. Thus, due to the course of the soldering processes, a single electrically conductive system is formed that combines the switching systems of all mounted crystals of monolithic ICs and other MEA components in the through holes of 23 crystal holders 18 located on the surface of the crystal carrier base 1, due to which a new functionally completed MEA device is installed on a single basis.

П р и м е р 2. Конструкция аналогична конструкции, описание которой представлено в примере 1, за исключением того, что в качестве материала подложек кристаллов монолитных ИС 24 использованы подложки арсенида галлия, рабочие поверхности которых ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100). Example 2. The design is similar to the design described in Example 1, except that gallium arsenide substrates, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), are used as the substrate material of the crystals of monolithic IS 24.

П р и м е р 3. Конструкция аналогична конструкциям, описания которых представлены в примерах 1-2, за исключением того, что в качестве материала подложек кристаллов 24 монолитных ИС использованы подложки из монокристаллического германия, рабочие поверхности которых ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100). EXAMPLE 3. The design is similar to the structures described in Examples 1-2, except that substrates made of single-crystal germanium are used as the substrate material of crystals of 24 monolithic ICs, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100 )

П р и м е р 4. Конструкция аналогична конструкциям, описания которых представлены в примерах 1-3, за исключением того, что в качестве материала подложек кристаллов 24 монолитных ИС наряду с подложками из монокристаллического кремния использованы и подложки из германия, арсенида галлия и других полупроводниковых материалов, имеющих кристаллическую решетку типа алмаза, рабочие поверхности которых ориентированы в направлении кристаллографической плоскости (100). Example 4. The design is similar to the structures described in Examples 1-3, except that substrates made of germanium, gallium arsenide, and others were used as the substrate material of crystals of 24 monolithic ICs. semiconductor materials having a diamond-type crystal lattice, the working surfaces of which are oriented in the direction of the (100) crystallographic plane.

П р и м е р 5. Конструкция аналогична конструкциям, описания которых представлены в примерах 1-4, за исключением того, что в качестве материала основания кристаллоносителя и кристаллодержателей использованы пластины монокристаллического кремния 100 КДБ 12(100)-480 р-типа проводимости. Example 5. The design is similar to the structures described in Examples 1-4, except that 100 KDB 12 (100) -480 p-type monocrystalline silicon wafers were used as the base material of the crystal support and crystal holders.

При этом линейные размеры элементов конструкции связаны соотношениями:
Н_{нап.выступ.} ≥2,5 Н_{ком.системы}, (1)
Н_{гл.отвер.} = Н_{нап.выступ.} + Н_д/сл.22, (2)
I_кр = I_кр.дер.- 1,41 (Н_кр.дер.- Н_тела _{контакт.}), (3) где Н_{нап.выступ.} - высота направляющего выступа кристаллоностеля, мкм;
Н_{ком.системы} - общая толщина слоев коммутационной системы кристаллоносителя, мкм;
Н_{гл.отвер.} - глубина глухого отверстия кристаллодержателя, мкм;
Н_д/сл.22 - толщина слоя защитного диэлектрика, мкм;
I_кр - топологический размер кристалла монтируемой ИС, мкм;
I_кр.дер. - топологический размер сквозного отверстия кристаллодержателя, мкм;
Н_тела _{контакт.} - высота тела контактирования, мкм;
Н_кр.дер. - толщина пластины кристаллодержателя, мкм.In this case, the linear dimensions of structural elements are related by the relations:
N _Nap. ≥2.5 N _comm.systems , (1)
H _{gl. Hole.} = H _nap.vystup. + N _{d / sl. 22} , (2)
I _cr = I _cr. - 1.41 (N _{cr. Der.} - N of the _body _contact. ), (3) where N is the _protrusion. - the height of the guide protrusion kristallostela, microns;
N _kom.sistemy - the total thickness of the layers of the switching system of the crystal _carrier , microns;
H _{gl. Hole.} - depth of the blind hole of the crystal holder, microns;
N _{d / sl.22} - layer thickness of the protective dielectric, microns;
I _cr - the topological size of the crystal mounted IP, microns;
I _cr. - topological size of the through hole of the crystal holder, microns;
N _body _contact. - contact body height, microns;
N _cr. - thickness of the crystal holder plate, microns.

Большая интегральная схема предлагаемой конструкции работает следующим образом. A large integrated circuit of the proposed design works as follows.

По сигнальным шинам первого 2 и второго 3 уровней металлизации многоуровневой коммутационной системы основания кристаллоносителя 1 информационный сигнал с внешнего устройства подается через тела 9 контактирования коммутационной системы на контактные площадки 29, смонтированные методом перевернутого кристалла. Кристаллы 24 в сквозных отверстиях 23 кристаллодержателей 18, размещенных на поверхности основания 1 кристаллоносителя, обрабатываются и через контактные площадки 29 монолитных ИС, тела 9 контактирования многоуровневой коммутационной системы кристаллоносителя 1, диффузионные шины 7 и 11 основания кристаллоносителя 1, шины 2 и 3 поступают на внешние контактные площадки большой интегральной схемы, скоммутированные с внешним устройством. On the signal buses of the first 2 and second 3 metallization levels of the multilevel switching system of the base of the crystal carrier 1, an information signal from an external device is fed through the contacting bodies 9 of the switching system to the contact pads 29 mounted by the inverted crystal method. The crystals 24 in the through holes 23 of the crystal holders 18 located on the surface of the base of the crystal carrier 1 are also processed through the contact pads 29 of the monolithic ICs, the contact bodies 9 of the multi-level switching system of the crystal carrier 1, diffusion buses 7 and 11 of the base of the crystal carrier 1, buses 2 and 3 are fed to external pads of a large integrated circuit, connected to an external device.

Конструкция большой интегральной схемы, в технологическом цикле изготовления которой широко использованы приемы и методы планарной технологии, найдет широкое применение при создании узлов и блоков ИЭТ и РЭА повышенной группы сложности с расширенными функциональными возможностями, улучшенными массогабаритными показателями и повышенными надежностными характеристиками в производстве электромеханических и электронных наручных часов, в производстве информационных панелей и дисплейных комплексов на ЖК-индикаторах, высокостабильных источников вторичного питания для средств вычислительной техники, в производстве средств вычислительной техники, в частности компьютеров, автоматизированных рабочих мест, станков с числовым программным управлением, в технике передачи и обработки информации, бортовых системах летательных аппаратов и т. п. The design of a large integrated circuit, in the manufacturing cycle of which the techniques and methods of planar technology are widely used, will find wide application in the creation of assemblies and blocks of IET and CEA of an increased complexity group with expanded functionality, improved weight and size characteristics and increased reliability characteristics in the production of electromechanical and electronic wrist hours, in the production of information panels and display complexes on LCD indicators, highly stable and secondary power sources for computer equipment, in the production of computer equipment, in particular computers, workstations, numerically controlled machines, information transmission and processing equipment, aircraft on-board systems, etc.

Использование предлагаемой конструкции большой интегральной схемы по сравнению с конструкцией большой интегральной схемы, принятой за прототип, позволяет получать следующие преимущества:
- реализует принципы автоматизированного монтажа кристаллов в сквозные отверстия кристаллодержателя и кристаллодержателей на поверхность основания кристаллоносителя за счет использования в качестве направляющих боковых граней сквозных и глухих отверстий кристаллодержателей и кристаллоносителя соответственно;
- позволяет проводить процессы монтажа кристаллов монолитных ИС крсталлодержателей без использования высокопрецизионного и дорогостоящего оборудования с большой глубной резкости или комплексов оборудования технического зрения;
- повысить надежность конструкции многокристалльных модулей и многокристалльных сборок за счет прецизионного позиционирования кристаллов в сквозных отверстиях кристаллодержателей, а также за счет размещения тел контактирования в объемах, ограниченных боковыми гранями сквозных отверстий кристаллодержателя;
- повысить механическую прочность конструкции за счет использования в конструкции элементов материалов с близкими значениями коэффициентов термического расширения, а также за счет разделения функций между составными частями кристаллоносителя, что в значительной степени позволило упростить технологический цикл изготовления многокристалльных модулей и повысило процент выхода годных;
- повысить механическую конструктивную прочность конструкции за счет увеличения общей толщины материала несущего основания;
- исключается полностью вероятность нарушения целостности конструкции тел контактирования за счет размещения последних в объемах, ограниченных боковыми гранями сквозных отверстий кристаллодержателей;
- улучшить условия работы и эксплуатации устройства в целом за счет улучшения условий теплоотвода, так как кристаллодержатели имеют непосредственный физический контакт с поверхностью основания кристаллоносителя, а теплоотвод выделяемой в кристаллах ИС тепловой энергии осуществляется за счет физического контакта боковых граней самих кристаллов и сквозных отверстий;
- повысить надежность и другие эксплуатационные характеристики устройства за счет размещения кристаллов монолитных ИС в сквозных отверстиях кристаллодержателей, материал которых защищает кристаллы от внешних воздействий;
- повысить быстродействие за счет улучшения условий теплоотвода;
- реализована возможность создания безотходной технологии, так как в качестве материалов основания кристаллоносителя и кристаллодержателей использованы пластины монокристаллического кремния, забракованных на тех или иных этапах технологического цикла изготовления исходных пластин монокристаллического кремния или непосредственно ИС, БИС, СБИС и УБИС;
- в значительной мере снизить уровень производственных затрат за счет исключения затрат, связанных с приобретением и эксплуатацией высокопрецизионного и дорогостоящего оптического оборудования либо с большой глубиной резкости, либо зеркального оптического оборудования, а также оборудования технического зрения, и затрат, связанных с использованием труда высококвалифицированного технического и обслуживающего персонала, что в значительной мере повышает рентабельность производства. (56) Заявка Японии N 59-43823, кл. Н 01 L 21/82, 1984.Using the proposed design of a large integrated circuit in comparison with the design of a large integrated circuit adopted as a prototype allows you to get the following advantages:
- implements the principles of automated mounting of crystals into the through holes of the crystal holder and crystal holders on the surface of the base of the crystal carrier due to the use of through and blind holes of the crystal holders and the crystal carrier as guiding side faces, respectively;
- allows for the installation of crystals of monolithic crystals of crystal holders without the use of high-precision and expensive equipment with great depth of field or equipment for technical vision;
to increase the reliability of the design of multi-crystal modules and multi-crystal assemblies due to the precise positioning of crystals in the through holes of the crystal holders, as well as by placing contact bodies in volumes limited by the side faces of the through holes of the crystal holder;
- to increase the mechanical strength of the structure due to the use of materials with close thermal expansion coefficients in the design, as well as due to the separation of functions between the components of the crystal carrier, which greatly simplified the manufacturing cycle of the production of multicrystal modules and increased the yield rate;
- to increase the mechanical structural strength of the structure by increasing the total thickness of the material of the supporting base;
- completely eliminates the possibility of violating the integrity of the design of the contacting bodies due to the placement of the latter in volumes limited by the side faces of the through holes of the crystal holders;
- improve the working and operating conditions of the device as a whole by improving the conditions of heat removal, since the crystal holders have direct physical contact with the surface of the base of the crystal carrier, and the heat released in the IC crystals is generated by the physical contact of the side faces of the crystals themselves and the through holes;
- to increase the reliability and other operational characteristics of the device by placing crystals of monolithic ICs in the through holes of the crystal holders, the material of which protects the crystals from external influences;
- increase performance by improving heat dissipation conditions;
- the possibility of creating a non-waste technology has been realized, since monocrystalline silicon wafers rejected at various stages of the technological cycle of manufacturing the initial wafers of monocrystalline silicon or directly IS, LSI, VLSI, and UBIS are used as materials for the base of the crystal carrier and crystal holders;
- significantly reduce the level of production costs by eliminating the costs associated with the acquisition and operation of high-precision and expensive optical equipment with either a large depth of field or mirror optical equipment, as well as equipment for technical vision, and the costs associated with the use of highly skilled technical and maintenance staff, which greatly increases the profitability of production. (56) Japanese Application N 59-43823, CL H 01 L 21/82, 1984.

Авторское свидетельство СССР N 1524743, кл. Н 01 L 25/04, 1989. USSR author's certificate N 1524743, cl. H 01 L 25/04, 1989.

Claims

1. A large integrated circuit containing a crystalline carrier, including a base made in the form of a plate of a single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and a multi-level switching system with contact bodies forming familiarities for monolithic integral crystals mounted by the inverted crystal method schemes, characterized in that, in order to automate the installation of structural elements p and at the same time increasing the reliability of the circuit by increasing the mechanical strength of the structure, the circuit further comprises crystal holders located on the surface of the base of the crystal carrier on which a multi-level switching system with contact bodies is formed, while the crystal holders are made of plates of mechanically strong single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and the coefficient is thermal about the expansion of material which is close in magnitude to the coefficient of thermal expansion of the material of the base of the crystal carrier, the side faces of the through holes of the crystal holders conformally reproducing the shape and geometric dimensions of the mounted crystals of the structural elements are sets of isosceles trapezoidal formed by families of crystallographic planes {111}, on the surface of the base of the crystal carrier facing the crystal holders, at least four guide projections are formed, filled in the form of truncated pyramids, the lateral faces of which are sets of isosceles trapeziums formed by the {111} family of crystallographic planes, and blind holes are formed in the volumes of the crystal holder materials conformally reproducing the shape and geometric dimensions of the corresponding guiding protrusions of the crystal carrier base.

2. The circuit according to claim 1, characterized in that, in order to simplify the design and improve the accuracy of the positioning of the crystal holders, a square with a side of the base is selected 5-10 times less than the length of the crystal holder with the base of the guiding protrusions.

3. A large integrated circuit containing a crystal carrier, including a base made in the form of a plate of a single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and a multi-level switching system with contact bodies forming familiarities for monolithic integral crystals mounted by the inverted crystal method circuits, characterized in that, in order to automate the installation of crystals and other elements structural elements while increasing the reliability of the circuit by increasing the structural strength, the circuit further comprises crystal holders located on the surface of the base of the crystal carrier, on which a multi-level switching system with contact bodies is formed, while the crystal holders are made of plates of mechanically durable semiconductor single crystal material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and the term coefficient the expansion of the material of the latter is close in magnitude to the coefficient of thermal expansion of the material of the base of the crystal carrier, the side faces of the through holes of the crystal holders conformally reproducing the shape and geometric dimensions of the mounted crystals of the structural elements are sets of isosceles trapezoidal formed by families of crystallographic planes {111} on the surfaces of the crystal holders, facing the surface of the base of the crystal carrier on which the commutation is formed system, at least four guiding protrusions formed in the form of truncated pyramids, the lateral faces of which are sets of isosceles trapezoidal, formed by families of crystallographic planes {111}, and blind holes are formed in the volume of the base material of the crystal carrier conformally reproducing the shape and geometric dimensions of the corresponding guiding protrusions of crystal holders and placed directly under the latter.

4. The circuit according to claim 3, characterized in that, in order to simplify the design and improve the accuracy of positioning of the crystal holders, a square with a side of the base 5-10 times less than the length of the crystal holder is selected as the base of the guiding protrusions of the crystal holders.

5. A large integrated circuit containing a crystal carrier, including a base made in the form of a plate of a single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and a multi-level switching system with contact bodies forming familiarities for monolithic integral crystals mounted by the inverted crystal method circuits and other components of microelectronic equipment, characterized in that, in order to implement the automaton of the processes of mounting crystals and other structural elements while increasing the reliability of the device by increasing the strength of the structure and simplifying the positioning of the crystal holders on the surface of the base of the crystal carrier, the circuit further comprises crystal holders located on the surface of the base of the crystal carrier on which a multilevel switching system with contact bodies is formed, while crystal holders are made of plates of mechanically strong single-crystal semiconductor material, the working surfaces of which are oriented in the direction of the crystallographic plane (100), and the coefficient of thermal expansion of the material of the latter is close to the coefficient of thermal expansion of the material of the base of the crystal carrier, the side faces of the through holes of the crystal holders conformally reproducing the shape and geometric dimensions of the mounted crystals of structural elements, are sets of isosceles trapeziums formed by families of crystallographic planes {111}, on the surfaces of the crystal holders facing the surface of the base of the crystal carrier, as well as on the surface of the base of the crystal carrier on which the switching system is formed, at least four guide protrusions formed in pairs on structural components made in in the form of truncated pyramids, the lateral faces of which are sets of isosceles trapezoids formed by families of crystallographic plates -plane {111} in the amounts of materials chip carriers and chip carrier base corresponding blind holes formed conformally reproducing the shape and dimensions corresponding to the guide projections disposed in the internal volume bounded by the lateral edges.

6. The circuit according to claim 5, characterized in that, in order to simplify the design and improve the accuracy of positioning the crystal holders relative to the base of the crystal carrier, a square with the side of the base is 5 to 10 times less than the length of the smallest side of the crystal holder as the base of the guiding protrusions.