Чиптерді өндіру технологиясы. Микросұлбалар және оларды жасау технологиясы туралы жалпы мәліметтер. Өндіріс процестерінің негіздері. Шала өткізгішті микросұлбалар. Легірлеу. Фотолитография.

Тақырып: Чиптерді өндіру технологиясы. Микросұлбалар және оларды жасау технологиясы туралы жалпы мәліметтер. Өндіріс процестерінің негіздері. Шала өткізгішті микросұлбалар. Легірлеу және фотолитография

 

---

 

 1. Чиптерді өндіру технологиясы: кіріспе

 

Чиптер немесе микросұлбалар – бұл электрондық құрылғылардың негізгі құрамдас бөліктері, олар күрделі есептеулерді орындау, деректерді өңдеу және сақтау үшін қолданылады. Чиптер өндірісінің технологиялық процестері қазіргі заманғы микроэлектрониканың негізін құрайды және олардың жасалуы шала өткізгіштер, әсіресе кремний, негізінде жүзеге асырылады.

 

Чип өндірісінің әрбір кезеңі технологиялық дәлдікті, жоғары сапалы материалдарды және күрделі өндіріс жабдықтарын талап етеді. Өндірістің күрделілігі мен дәлдігі микросұлбалардың өнімділігі мен сенімділігіне тікелей әсер етеді.

 

---

 

 2. Микросұлбалар және оларды жасау технологиясы туралы жалпы мәліметтер

 

Микросұлба – бұл бір немесе бірнеше интегралды схеманы, транзисторларды және басқа да компоненттерді қамтитын кішкентай чип. Микросұлбалар электроникада, байланыс, өнеркәсіп, медицина және тұрмыстық техникада кеңінен қолданылады.

 

# Микросұлбаларды жасаудың негізгі кезеңдері

 

1. Тазартылған кремнийден пластина жасау:

   - Микросұлбаларды жасау кремний пластиналарын дайындаудан басталады. Кремний табиғатта кеңінен таралған шала өткізгіш, және микросұлбаларды жасауда кремний пластиналары негізгі материал ретінде қолданылады.

  

2. Легірлеу процесі:

   - Кремний пластиналары легірлеу арқылы өңделеді. Легірлеу – бұл кремнийге қоспаларды қосып, оның электрлік қасиеттерін өзгертетін процесс. Осы процесс арқылы өткізгіштік қасиеттері өзгертіліп, транзисторлар мен басқа да электрондық компоненттер жасалады.

 

3. Фотолитография:

   - Фотолитография – микросұлбаның күрделі құрылымдарын құру процесі. Бұл процесс арнайы фотомаска және ультракүлгін сәулелер көмегімен жүзеге асырылады.

 

4. Қабаттарды қабаттау және металлдандыру:

   - Әрбір қабаттан кейін металл жолдар мен байланыс орындары құрылады, олар арқылы компоненттер бір-бірімен қосылады.

 

5. Тестілеу және қаптау:

   - Дайын микросұлбалар жұмыс істеу қабілетіне тексеріліп, корпусқа орнатылады. Бұл кезеңде әрбір микросұлба өзінің жұмыс істеу параметрлеріне сәйкес тестілеуден өтеді.

 

---

 

 3. Өндіріс процестерінің негіздері

 

Чип өндірісінде бірқатар негізгі технологиялық процестер қолданылады, олардың әрқайсысы өнімнің сапасын және өнімділігін қамтамасыз ету үшін маңызды:

 

1. Тазартылған кремний дайындау:

   - Кремний табиғатта кездесетін құмнан алынады. Алдымен кремнийді балқытып, тазарту процесі жүргізіледі. Тазартылған кремний монокристалл түрінде қалыптасады және оны цилиндр тәрізді пластиналарға кесіп, өңдейді.

 

2. Өңдеу және легірлеу:

   - Кремний пластиналары қажетті қасиеттерге ие болу үшін легірлеу процесінен өтеді. Легірлеу кезінде кремнийге фосфор, бор, алюминий және басқа да элементтер қосылады, бұл оның өткізгіштік қасиеттерін өзгертеді.

 

3. Фотолитография:

   - Фотолитография арқылы микросұлба құрылымдары кремний пластинасына салынады. Бұл әдіс жоғары дәлдікпен, бірнеше нанометрлік деңгейде өрнектерді жасауға мүмкіндік береді.

 

4. Қабаттау және металлдандыру:

   - Микросұлбаның әрбір қабаты арасында қажетті электрлік байланыс орындарын жасау үшін металл жолдар салынады. Әдетте алюминий немесе мыс қолданылады.

 

5. Жылуды өңдеу және пассивизация:

   - Микросұлбадағы электрлік қасиеттерді тұрақтандыру үшін жылу өңдеуден өткізіледі, және пассивизация арқылы компоненттерді сыртқы ортадан қорғау үшін арнайы қабатпен жабылады.

 

---

 

 4. Шала өткізгішті микросұлбалар

 

Шала өткізгішті микросұлбалар – бұл кремний сияқты шала өткізгіш материалдарды пайдалану арқылы жасалған микросұлбалар. Шала өткізгіштер электр тогын жақсы өткізеді немесе тоқтатуға мүмкіндік береді, бұл олардың электроникада кеңінен қолданылуына себепші.

 

# Шала өткізгішті микросұлбалардың түрлері

 

1. Логикалық микросұлбалар:

   - Бұл микросұлбалар логикалық операцияларды орындайды, мысалы, қосу, көбейту және басқа арифметикалық операциялар. Олар сандық құрылғылардың негізін құрайды.

 

2. Жад микросұлбалары:

   - Бұл микросұлбалар деректерді сақтау үшін қолданылады. Жад микросұлбаларының негізгі түрлері – статикалық жад (SRAM) және динамикалық жад (DRAM).

 

3. Микропроцессорлар:

   - Бұл күрделі микросұлбалар есептеу операцияларын орындауға арналған. Микропроцессорлар компьютерлердің, смартфондардың және басқа да электрондық құрылғылардың негізгі компоненттері болып табылады.

 

---

 

 5. Легірлеу

 

Легірлеу – бұл шала өткізгіш материалдың қасиеттерін өзгерту үшін оған қоспалар енгізу процесі. Легірлеу кезінде шала өткізгішке донор немесе акцептор қоспалары қосылады, бұл оның электрлік қасиеттерін жақсартады.

 

# Легірлеу процесінің кезеңдері

 

1. Диффузия:

   - Диффузия арқылы шала өткізгішке қоспа атомдары енгізіледі. Кремний пластинасы жоғары температурада өңделеді, бұл қоспалардың ішіне енуіне мүмкіндік береді.

 

2. Иондық имплантация:

   - Иондық имплантация кезінде қоспа атомдары жоғары жылдамдықпен пластина бетіне енгізіледі. Бұл әдіс арқылы пластинаның бетінде қажетті өткізгіштік қасиеттерін өзгертуге болады.

 

Легірлеу процесінің нәтижесінде кремнийдің электрондық құрылымы өзгеріп, оның өткізгіштік қасиеттері жақсарады. Легірленген шала өткізгіштерді қолдану арқылы транзисторлар және басқа да электрондық компоненттер жасалады.

 

---

 

 6. Фотолитография

 

Фотолитография – бұл кремний пластинасына микро деңгейде үлгілер жасау процесі. Бұл әдіс өте кішкентай құрылымдарды қалыптастыру үшін қолданылады және бірнеше нанометрлік дәлдікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Фотолитография микросұлба өндірісінде ең маңызды процестердің бірі болып табылады.

 

# Фотолитография процесінің кезеңдері

 

1. Фотосезімтал қабатты жағу:

   - Кремний пластинасына фотосезімтал материал, яғни фоторезист қабаты жағылады. Бұл материал ультракүлгін сәулелермен сәулеленгенде өз қасиетін өзгертеді.

 

2. Маскамен сәулелендіру:

   - Платина арнайы маска арқылы ультракүлгін сәулемен сәулеленеді. Маскада қажетті үлгісі бар, және бұл үлгі пластинаға дәл түсіріледі.

 

3. Өңдеу және еріту:

   - Сәулеленген жерлер фотосезімтал қабатпен байланысқа түсіп, еріткіш арқылы жойылады. Осылайша, қажетті үлгі пластина бетінде қалады.

 

4. Травление:

   - Фотолитография үлгісіне сәйкес кремнийді химиялық еріткіш арқылы травление жүргізіледі. Бұл процесс арқылы кремний бетіндегі артық материал жойылып, қажетті үлгі қалыптасады.

 

---

 

 Қорытынды

 

Чиптер мен микросұлбаларды жасау процесі көптеген күрделі технологиялық кезеңдерден тұрады. Легірлеу және фотолитография сияқты әдістер шала өткізгіш материалдардың электрлік қасиеттерін өзгертуге және кремний пластинасына күрделі үлгілер жасауға мүмкіндік береді. Осы өндіріс технологияларының арқасында микросұлбалар жоғары дәлдікпен жасалып, электрондық құрылғылардың өнімділігі мен сенімділігі артады