Birinchi mikrosxemalarni yaratish tarixi. Mikrosxemalar seriyasi Birinchi integral mikrosxemalar yilda paydo bo'ldi mavzu bo'yicha:" Integratsiyalashgan elektronikaning rivojlanish tarixi"

2.2 Integratsiyalashgan elektronikani rivojlantirishda yupqa plyonka texnologiyasining o'rni

Integratsiyalashgan elektronikaning yupqa plyonkali yo'nalishi bir vaqtning o'zida mikro qismlar (rezistorlar, kondensatorlar, aloqa maydonchalari va boshqalar) hosil bo'lishi bilan umumiy asosda (substratda) turli xil materiallar plyonkalarining ketma-ket o'sishiga va ushbu filmlar.

Nisbatan yaqinda yarimo'tkazgich (qattiq) va ingichka plyonkali gibrid IClar integral elektronikani rivojlantirishning raqobatdosh yo'nalishlari sifatida qaraldi. So'nggi yillarda ushbu ikki yo'nalish istisno qilmasligi, aksincha, o'zaro bir-birini to'ldirishi va boyitishi aniq bo'lib qoldi. Bundan tashqari, bugungi kungacha (ha, aftidan, bunga ehtiyoj yo'q) har qanday turdagi texnologiyadan foydalangan holda integral mikrosxemalar yaratilmagan. Asosan yarimo'tkazgich texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqarilgan monolitik kremniy zanjirlari ham bir vaqtning o'zida elektron aloqalarni olish uchun alyuminiy va boshqa metallarning plyonkalarini vakuum bilan cho'ktirish kabi usullardan foydalanadi, ya'ni. yupqa plyonka texnologiyasiga asoslangan usullar.

Yupqa plyonkali texnologiyaning katta afzalligi uning moslashuvchanligi bo'lib, u optimal parametrlar va xususiyatlarga ega materiallarni tanlash imkoniyatida va passiv elementlarning har qanday kerakli konfiguratsiyasi va parametrlarini olishda ifodalanadi. Bunday holda, elementlarning individual parametrlari saqlanadigan toleranslar 1-2% gacha ko'tarilishi mumkin. Ushbu afzallik, ayniqsa, reytinglarning aniq qiymati va passiv komponentlarning parametrlarining barqarorligi hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan hollarda samarali bo'ladi (masalan, chiziqli sxemalar, rezistiv va rezistiv-sig'imli davrlar, filtrlarning ayrim turlari, fazaga sezgir va selektiv sxemalar, generatorlar va boshqalar.).

Ham yarimo'tkazgich, ham yupqa plyonka texnologiyasining doimiy rivojlanishi va takomillashtirilishi bilan bog'liq holda, shuningdek, tarkibiy qismlar sonining ko'payishi va ularning funktsiyalarining murakkablashishi bilan ifodalanadigan IClarning murakkabligi oshib borishini hisobga olgan holda, yaqin kelajakda texnologik usullar va texnikalarni birlashtirish jarayoni sodir bo'lishini kutgan va murakkab IClarning aksariyati birlashtirilgan texnologiyaga asoslangan bo'lishi kerak. Shu bilan birga, har bir turdagi texnologiyani alohida-alohida ishlatib bo'lmaydigan bunday parametrlarni va ICning bunday ishonchliligini olish mumkin. Masalan, yarimo'tkazgichli ICni ishlab chiqarishda barcha elementlar (passiv va faol) bitta texnologik jarayonda bajariladi, shuning uchun elementlarning parametrlari o'zaro bog'liqdir. Aktiv elementlar hal qiluvchi ahamiyatga ega, chunki tranzistorning tayanch-kollektor o'tishi odatda kondansatör sifatida ishlatiladi va tranzistor bazasini yaratishda olingan diffuziya mintaqasi qarshilik sifatida ishlatiladi. Bir vaqtning o'zida boshqalarning xususiyatlarini o'zgartirmasdan bitta element parametrlarini optimallashtirish mumkin emas. Faol elementlarning berilgan xususiyatlari bilan passiv elementlarning nominal qiymatlarini faqat ularning o'lchamlarini o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin.

Kombinatsiyalangan texnologiyadan foydalanganda, faol elementlar ko'pincha kremniy plastinada planar texnologiya yordamida ishlab chiqariladi va passiv elementlar oksidlangan elementlar (rezistorlar, ba'zan esa kondansatkichlar) bo'yicha yupqa plyonka texnologiyasi yillarida hosil bo'ladi. xuddi shu kremniy gofret. Shu bilan birga, ICning faol va passiv qismlarini ishlab chiqarish jarayonlari o'z vaqtida ajralib turadi. Shuning uchun passiv elementlarning xarakteristikalari asosan mustaqil bo'lib, material tanlash, plyonkalarning qalinligi va ularning geometriyasi bilan belgilanadi. Birgalikda joylashgan IC ning tranzistorlari substrat ichida joylashganligi sababli, substratda nisbatan katta hajmdagi joyni egallagan diskret faol elementlardan foydalanadigan gibrid IClarga nisbatan bunday sxemaning o'lchamini sezilarli darajada kamaytirish mumkin.

Kombinatsiyalangan texnologiyadan foydalangan holda yaratilgan sxemalar bir qator shubhasiz afzalliklarga ega. Masalan, bu holda, kichik maydonda juda tor kenglik va katta sirt qarshiligiga ega bo'lgan katta qiymatga ega va qarshilikning past harorat koeffitsientiga ega bo'lgan rezistorlarni olish mumkin. Rezistorlarni olish jarayonida cho'ktirish tezligini boshqarish ularni juda yuqori aniqlikda ishlab chiqarishga imkon beradi. Filmni yotqizish natijasida olingan rezistorlar yuqori haroratlarda ham substrat orqali oqish oqimlari bilan tavsiflanmaydi va substratning nisbatan yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi sxemalarda yuqori haroratli maydonlarning paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladi.

Xulosa

Integratsiyalashgan elektronikani rivojlantirishning hozirgi bosqichi ish chastotalarini yanada oshirish va almashtirish vaqtini qisqartirish, ishonchliligini oshirish va materiallar va IC ishlab chiqarish jarayoniga xarajatlarni kamaytirish tendentsiyalari bilan tavsiflanadi.

IP narxini pasaytirish tabiatan o'xshash fizik-kimyoviy hodisalarga asoslangan jarayonlardan foydalangan holda ularni ishlab chiqarishning sifat jihatidan yangi tamoyillarini ishlab chiqishni talab qiladi, bu esa, bir tomondan, ishlab chiqarish tsiklining bir hil texnologik operatsiyalarining keyingi integratsiyasi uchun zaruriy shart va boshqa tomondan, barcha operatsiyalarni kompyuterdan boshqarish qobiliyatini ochib beradi. Texnologiyalarni sifat jihatidan o'zgartirishlar va sanoatni texnik jihatdan qayta jihozlash zaruriyati, shuningdek, mikroelektronika rivojlanishining keyingi bosqichiga o'tish bilan belgilanadi - bu optik, magnit, sirt va plazma hodisalari, fazali o'tish, elektron-fononlarning o'zaro ta'siri, zaryadlarning to'planishi va o'tkazilishining ta'siri va boshqalar.

Texnologik jarayonning "progressivligi" mezonining o'zi mahsulotning parametrlari va xususiyatlarini yaxshilash bilan bir qatorda to'liq avtomatlashtirilgan komplektlarni yaratish imkoniyatini ta'minlaydigan bir qator o'zaro bog'liq mezon bilan belgilanadigan yuqori iqtisodiy samaradorlikdir. uzoq umr ko'rish qobiliyatiga ega yuqori samarali uskunalar.

Eng muhim mezonlarga quyidagilar kiradi:

ko'p qirralilik, ya'ni bir xil texnologik usullardan foydalangan holda ishlab chiqarish tsiklini to'liq (yoki juda ko'p sonli operatsiyalarni) bajarish qobiliyati;

ishlab chiqarish tsiklining bir qator texnologik operatsiyalarini keyinchalik birlashtirish (birlashtirish) uchun zaruriy shart bo'lgan bir qator mahsulotlarni yoki yarim tayyor mahsulotlarni bir vaqtning o'zida guruhli qayta ishlashdan foydalanish imkoniyati bilan birlashtirilgan davomiylik;

texnologik jarayonning barcha asosiy operatsiyalarini bajarilishining yuqori tezligi yoki ularni kuchaytirish imkoniyati, masalan, elektr va magnit maydonlari, lazer nurlari va boshqalar ta'sirida;

har bir operatsiyadagi parametrlarning takrorlanuvchanligi va har ikkala yarim tayyor mahsulotlar va mos mahsulotlar ishlab chiqarishning yuqori foizi;

avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish talablariga javob beradigan mahsulot yoki yarim tayyor mahsulot dizayni ishlab chiqarish qobiliyati (avtomatlashtirilgan yuklash, asoslash, o'rnatish, yig'ish va hk), bu shaklning soddaligida ham aks ettirilishi kerak. umumiy va asosiy o'lchovlar uchun cheklangan toleranslar sifatida;

rasmiylashtirish, ya'ni kompilyatsiya qilish imkoniyati (mahsulot parametrlarining texnologik jarayon parametrlariga analitik bog'liqligi asosida) har bir texnologik operatsiyaning matematik tavsifi (algoritmi) va keyinchalik butun texnologik jarayonni kompyuter yordamida boshqarish;

jarayonning moslashuvchanligi (hayotiyligi), ya'ni yangi raqobatbardosh jarayonlarning uzluksiz paydo bo'lishi va rivojlanishi sharoitida uzoq vaqt davomida mavjud bo'lish qobiliyati va muhim kapitalsiz yangi turdagi mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun uskunalarni tezda qayta qurish qobiliyati. xarajatlar.

Ro'yxatdagi mezonlarning aksariyati vakuumli va kam uchraydigan gazlarda yuzaga keladigan elektron va ionli hodisalardan foydalangan holda qondiriladi, ularning yordamida quyidagilarni ishlab chiqarish mumkin:

turli qalinlikdagi va kompozitsion plyonkalarni, o'zaro tutashuvlarni, sig'imli konstruktsiyalarni, qatlamlararo izolyatsiyani, qatlamlararo simlarni olish uchun metall, qotishma, dielektrik va yarimo'tkazgichlarning ionli püskürtülmesi;

IC konfiguratsiyasini olishda alohida lokalizatsiya qilingan joylarni olib tashlash maqsadida metallarni, qotishmalarni, yarimo'tkazgichlarni va dielektriklarni ion bilan o'yib yuborish;

oksidli plyonkalarni olish uchun plazma anodizatsiyasi;

organik izolyatsion qatlamlarni olish uchun elektronlar bilan nurlangan joylarda organik plyonkalarni polimerizatsiyasi;

substratlarning sirtini tozalash va parlatish;

o'sayotgan yagona kristallar;

materiallarning bug'lanishi (shu jumladan, refrakter) va plyonkalarni qayta kristalizatsiya qilish;

filmlarning mikromillanishi;

mikroto'lqinli pechlar va mikroto'lqinli mikrosxemalar IC simlarini ulash, shuningdek kapsulalash;

IC parametrlarini kuzatish uchun kontaktsiz usullar.

Ro'yxatdagi jarayonlar asosidagi fizik-kimyoviy hodisalarning umumiyligi integral mikrosxemalar va funktsional elektron qurilmalarni yuqori samarali avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish uchun yangi texnologik bazani yaratish uchun ularni keyingi integratsiyalashuvining asosiy imkoniyatini ko'rsatadi.