1. imslarni tayarlaw texnologiyaları

Yil	1999	2001	2003	2005	2007
2009
Δ, nm	180	130	90	65	45	32

Yad qurılmalarında elementler jaylasıw tıǵızlıǵı hár eki jılda eki ret artıp baratırǵanın 1965 jılda Gordon Mur boljaw etken edi. 2. 2-keste usın tastıyıqlaydı.

Funksional wazıypasına kóre ISlar analog hám cifrlılarǵa bólinedi. Analog ISlarda signal úzliksiz funksiya retinde ózgeredi. Eń keń tarqalǵan analog IS - operatsion kúsheytgish bolıp tabıladı. Cifrlı ISlar diskret kóriniste berilgen signallardı ózgertiwge hám qayta islewge xızmet etedi.

2. IMS tayarlaw procesi

Tayarlaw operatsiyaları. Yarım ótkezgish IMSlar tayarlaw ushın tiykarǵı material bolǵan kremniy monokristall quymaları alıwdan baslanadı. Monokristall quymalar payda etiwdiń bir qansha usılları bar.
Choxralskiy usılında quramına donor yamasa akseptor kiritpeler qosılǵan oǵada taza kremniy eritpesi júzine kremniy monokristali túsiriledi. Eritpe eritgan monokristall óz o'qi átirapında az-azdan aylantırılıp kóteriledi. Monokristall eliriwi menen eritpe kristallanadi hám kremniy monokristalli payda boladı. Payda bolǵan kremniy quyması n - yamasa r - túrli elektr ótkezgishlikke iye boladı. Quyma uzınlıǵı 150 sm, diametri bolsa 150 mm hám odan úlken bolıwı múmkin.
Zonalı eritiw usılında monokristall pataslantıratuǵın kiritpelerden qosımsha tazalanadı. Bunda kristalldıń tar zonası eritilip, eritilgan zona kristalldıń bir uchidan ekinshi uchiga uyań jıljıtib barıladı. Kiritpelerdiń erigen fazada eriwsheńligi qattı jaǵday daǵı eriwsheńligine qaraǵanda úlken bolsa, kiritpeler suyıq fazaǵa ótip kristalldıń ekinshi uchiga jıljıb baradı hám toplandı. Kiritpeler tóplanǵan tarawdıń tazalaw processleri tawsılǵannan keyin kesip taslanadı.
Epitaksiya. Epitaksiya procesi tiykar sırtında onıń kristall dúzilisin tákirarlaytuǵın juqa monokristall jumısshı qatlamlar payda etiw ushın isletiledi. Tiykar bunda bekkemlikti támiyinlew hám kristallanayotgan qatlam tákirarlawı zárúr bolǵan kristall pánjere retinde xızmet etedi. Keyingi texnologiyalıq processlerde epitaksial qatlamda IMSning aktiv hám passiv elementleri payda etinadi.
Gaz fazalı hám suyıq fazalı epitaksiya usılları keń tarqalǵan bolıp, olar monokristall tiykar sırtında n - yamasa r - túrli ótkezgishlikke iye bolǵan epitaksial qatlamlar ónim qılıw imkaniyatın beredi.
Termik oksidlew. Termik oksidlew - kremniy sırtında oksid (SiO2) qatlam (perde) payda etiw maqsetinde jasalma jol menen oksidlewden ibarat process. Ol joqarı (1000÷1200) 0 S tempe-raturalarda keshedi.
IMSlar tayarlawda SiO2 qatlam bir neshe zárúrli funksiyalardı atqaradı : betti qorǵawlaytuǵın qatlam ; nıqap wazıypasın atqarıp, odaǵı sańlaqtan zárúr kiritpeler kiritiledi; MDYa - tranzistorlarda zatvor astındaǵı juqa dielektrik qatlam retinde isleydi.
Legirlash. Yarım ótkezgish kólemine kiritpelerdi kirgiziw procesi legirlash dep ataladı. IMSlar tayarlawda legirlash sxemanıń aktiv hám passiv elementlerin payda etiw hám zárúr ótkezgishlikti támiyinlew ushın kerek. Legirlashning tiykarǵı usılları joqarı temperaturalarda kiritpeler atomların diffuziyalash hám joqarı energiyalı ionlar menen bombardimon qılıw (ionlardı kristall pánjerege kirgiziw) den ibarat.
Diffuziya járdeminde legirlash pútkil kristall maydanı boylap yamasa nıqap daǵı sańlaqlar arqalı málim tarawlarda (lokal) ámelge asıriladı.
Ion legirlash jetkilikli energiyaǵa shekem tezlatilgan kiritpe ionların nıqap daǵı sańlaqlar arqalı kristallǵa kirgiziw menen ámelge asıriladı. Ion legirlash universallıǵı hám ańsat ámelge asırılıwı menen xarakterlenedi. Ionlar tokın ózgertirip legirlewshi kiritpeler konsentraciyasın, energiyasın ózgertirip bolsa, legirlash tereńligin basqarıw múmkin.
Buzıw. Yarım ótkezgish, onıń betindegi oksidler hám basqa birikpelerdi ximiyalıq elementlar hám de olardıń qospaları járdeminde eritib tazalaw procesine buzıw dep ataladı. Buzıw yarım ótkezgish sırtın tazalaw, oksid qatlamda «darcha»lar ashıw hám túrli kóriniske iye bolǵan «chuqurchalar» payda etiw ushın qollanıladı. Yarım ótkezgish sırtın tazalaw hám «darcha»lar payda etiw ushın izotrop buzıwdan paydalanıladı, bunda yarım ótkezgish barlıq kristallografik jónelisler boylap birdey tezlikte eritiladi. Geyde yarım ótkezgishni túrli kristallografik jónelisler boylap hár túrlı tezlikte eritiw hám nátiyjede kerekli kóriniske iye bolǵan «chuqurcha»lar payda etiw zárúr boladı. Anizotrop buzıw menen, mısalı, mikrosxemalar tayarlawda (elementlerdi bir-birinen dielektrik menen izolyatsiyalashda) dielektrik qatlam o'stiriluvchi «chuqurcha»lar payda etinadi.
Fotolitografiya. Yarım ótkezgish plastinadagi metall yamasa dielektrik perdeler sırtında málim forma daǵı lokal tarawlardı payda etiw procesi fotolitografiya dep ataladı. Bul tarawlar ximiyalıq buzıwdan qorǵawlanǵan bolıwı shárt. Fotolitografiya processinde ultrafioletoviy nur tásirinde óz qásiyetlerin ózgertiriwshi, fotorezist dep atalıwshı, arnawlı elementlar isletiledi.
Fotorezist oksidlengen kremniy plastinasi sırtına surtiladi hám kvars shıyshe nıqap arqalı yoritiladi. Nıqaplar ashıq hám ashıq emes tarawlarǵa iye bolǵanı ushın fotorezistning málim tarawlarına jaqtılıq (ultrafioletoviy nur) tásir etip, onıń ózgesheligi ózgertiriledi. Bunday nıqaplar fotoshablonlar dep ataladı. Fotorezist túrine baylanıslı halda onıń eriwsheńligi artpaqtası (pozitiv fotorezist) yamasa azayıwı (negativ fotorezist) múmkin. Pozitiv fotorezist qatlam jaqtılıq nurı tásirinde nobarqaror jaǵdayǵa ótedi hám erituvchi tásirinde eriytuǵın, negativ fotorezist bolsa, kerisinshe, jaqtılıq tásirinde erimeytuǵın bolıp qaladı, onıń jaqtılıq tásirinen qorǵawlanǵan tarawları eriydi. Sonday etip, fotorezist qatlamnan fotoshablondagi formanı tákirarlaytuǵın qorǵawlaytuǵın nıqap payda etinadi. Fotorezist qatlamda payda etińan «darcha»lar arqalı oksidlengen yarım ótkezgishtiń qorǵawlanbaǵan tarawlarına ximiyalıq ishlov beriledi (emiriladi).
IMS tayarlawda fotolitografiya processinden bir neshe ret (5÷7 ret) paydalanıladı (negiz qatlamlar, emitterlar, omik kontaktlar payda etiwde hám t.b. ). Bunda hár gezek ayriqsha «rasm»li fotoshablonlar isletiledi.
Altı ERIye iye IMS payda etiwde fotolitografiya procesiniń izbe-izligi 2. 1-suwretde kórsetilgen.


1-súwret. Fotolitografiya procesiniń izbe-izligi.

Perdeler payda etiw. Perdeler IS elementlerin elektr tárepten jalǵaw hám de rezistorlar, kondensatorlar hám gibrid ISlarda elementler arasındaǵı izolyatsiyani ámelge asırıw ushın qollanıladı.

Perdeler vakuumda termik búrkiw, materialdı ionlar menen bombardimon etip ushırıw yamasa gaz fazadan, suwlı eritpeden ximiyalıq ótkeriw usılları menen payda etinadi. Hár bir usıldıń abzallıǵı hám kemshiligi bar.
Mısal jol menende metallashni - kristall yamasa tiykar sırtında metall perdeler (sxemada elementlerdiń óz-ara jalǵanıwı, kontakt yuzachalar, pasiv hám aktiv elementler elektrodları ) payda etiw procesin kórip shıǵamız. Metallash ushın altın, nikel, gúmis, alyuminiy hám Cr-Au, Ti-Au hám basqalar isletiledi.
Kremniy tiykarındaǵı IMSlarda metallashni ámelge asırıw ushın tiykarlanıp alyuminiyden paydalanıladı. Bahası qımbat bolmaǵan halda, kórsetip ótilgen metallar sıyaqlı, ol r - kremniy menen omik (tuwrılamaydigan) kontakt payda etedi, kishi salıstırma qarsılıqqa iye hám úlken júzimka chidaydi. Alyuminiy vakuumda termik puwlatıw usılı menen sırtqa ótkeriledi. n-túrli tarawdıń menen omik kontakt payda etiw ushın odaǵı donorlar konsentraciyası 1020 sm-3 átirapında bolıwı kerek. Bunnan joqarı konsentraciyaǵa iye bolǵan tarawdıń n+ dep belgilenedi. Metallash procesi yarım ótkezgish plastina kóleminde sxema elementleri payda etińandan keyin ámelge asıriladı. Birinshi náwbette plastina sırtında SiO2 qatlam payda etinadi. Sonnan keyin kremniy menen kontaktlar payda etinishi kerek bolǵan orınlarda, fotolitografiya usılı menen, SiO2 perde qatlamında «darcha»lar ashıladı. Keyin vakuumda termik búrkiw usılı menen plastina sırtında qalıńlıǵı 1 mkm átirapında bolǵan alyuminiy qatlam payda etinadi. Kontakt yuzachalari hám elektr tárepten birlestiruvchi ótkeriwshilerdiń zárúrli forması fotolitografiya usılı menen payda etinadi. Alyuminiy qatlamınıń isletilbeytuǵın tarawları buzıw usılı menen alıp taslanadı, keyininen alyuminiy menen kremniy arasında kontakt payda etiw ushın plastinaga termik ishlov beriledi. Házirgi waqıtta metallashda elektr ótkezgishligi alyuminiyge salıstırǵanda úlken bolǵan mıs da qollanılıp atır.
Plastinalarni kristallarga ajıratıw hám jıynaw operatsiyaları. Barlıq tiykarǵı texnologiyalıq operatsiyalar atqarıp bólingennen keyin, júzlershe hám odan kóp ISlarga iye plastina bólek kristallarga bólinedi.
Plastinalar lazer skrayber járdeminde, yaǵnıy tayarlanǵan ISlar arasından lazer nurın yurgizib kristallarga ajratıladı. Isletiwge jaramlı kristallar qabıqlarǵa ornatıladı, bunda kristall aldın qabıqqa jelimlenedi yamasa kepserlenedi. Keyin kristall sırtı -dagi kontakt yuzachalar qabıq elektrodlarına jińishke (ø 20÷30 mkm) sımlar járdeminde jalǵanadı. Sımlar baylanısayotganda termokompressiyadan paydalanıladı, yaǵnıy baylanısap atırǵan sım menen kontakt yuzachasi yamasa mikrosxema elektrodı 200÷300 0 S temperaturada hám joqarı basımda bir-birine basıp biriktiriladi. Montaj operatsiyaları tawsılǵannan keyin kristall maydanı átirap ortalıq atmosferası tásirinen qorǵaw ushın qabıqlanadı. Odiiy integral sxemalarda shıǵıw elektrodları sanı 8-14, KISlarda bolsa 64 danege shekem hám odan kóbirek bolıwı múmkin. ISlar qabıqları metall yamasa plastmassadan tayarlanadı. ISlarning qabıqsız túrleri de bar.