Микроэлектроника

Микроэлектроника (ағылш. Microelectronics) — микроминиатюралы электрондық функционалды тораптар мен блоктар жасау мәселесімен айналысатын электроника ғылымының саласы.

Жеке кристалдарға кесер алдындағы дайын микросхемалары бар кремний пластиналары

Микроэлектрониканың шығуына электрондық аппаратуралар құрылысының күрделенуі, аумағының үлкеюі және жұмыс сенімділігіне қойылатын талаптың артуы себепші болды. Жеке аппаратураларда бірнеше кейде ондаған мың электрондық лампы, транзистор, резистор, трансформаторлар қолдану олардың аумағын үлкейтті, әрі оларды құрастыру (дәнекерлеу) көп еңбекті қажет етті. Ғылыми ізденістердің нәтижесінде электрондық аппаратуралар жасауға конструкциялық-техникалық жаңа тәсілдер (баспалық монтаж, модуль және микромодуль, интегралдық схемалар т.б.) табылып іске асырылды.

Жасалуы

Қатты дене физикасы мен жартылай өткізгіштер электроникасы саласындағы жетістіктерді пайдалану нәтижесінде микроэлектроника жаңа конструкциялы, бір-бірімен технологиялық және электрлік байланыста болатын электрондық құрылғылар (функционалды схемалар мен тораптар) жасау мәселесін шешті. Мұнда микроминиатюралы элементтер тобы мен оларды бір-бірімен электрлік жолмен жалғастыру белгілі бір технологиялық процесс бойынша орындалып, ортақ функционалды торап жасалды. Осы тәсілмен жартылай өткізгіш материалдан жасалған дайындамаға біртектіэлектрондық функционалды тораптардың бір тобын орналастыру мүмкін болды. Мұндағы әрбір функционалды торап жеке элементтер жиынтығынан емес керісінше пластина бетін бірқатар интегралдық өңдеулерден өткізу нәтижесінде пайда болды. Осы микроминиатюралы торап интегралдық микросхема немесе интегралдық схема (ИС) деп аталады. Осыған байланысты микроэлектроникадағы элемент ұғымы да өзгерген. Элемент рөлін интегралдық схема атқарады.

Жасау технологиясымен онда пайдаланылған физикалық принциптер негізінде микроэлектроника интегралдық, вакуумдық микроэлектроника және функционалдық электроника деген салаларға ажыратылады.

Интегралдық электрониканың шығуына байланысты микроминиатюралы радиоэлектрондық және интегралдық схемаларға негізделген аппаратуралар жасау ісі дами бастады. Жартылай өткізгішті интегралдық схема жасау үшін планарлы-эпитаксиалды деп аталатын технологиялық процесс қолданылады. Бұл тәсіл келесі жұмыстар тізбегінен құралады:

• жартылай өткізгіш пластинаны механикалық және химиялық өңдеуден өткізу;
• пластина бетіне қажетті электрлік-физикалық қасиеттері бар қабат жасау;
• фотолитография;
• легирлеу;
• пластина бетіне металл электродтар, жалғастыру тізбектерін, контактілік жолақтар жасау.

Осы аталған технологиялық процестердің ең жауаптысы - фотолитография. Ол жартылай өткізгіш пластинаның жеке учаскелерін талғап өңдеуге мүмкіндік береді. Жасалатын дайындаманың негізі ретінде кремний пластинасы алынады. Оның бетіне кремнийдің эпитаксиалды қабаты, ал бұның үстіне кремний қос тотығы жалатылады. Тотықтанған кремний пластинасының бетіне жарық сезгіш лак - фоторезист жағылады. Кепкен соң фоторезисттің үстіне фотошаблон беттестіріліп, ультракүлгін сәулемен сәулелендіріледі. Оның жарықталған учаскелері полимерленеді. Фотошаблон алынып, оның полимерленген учаскесі шайылып тасталады. Қышқылмен өңделген кезде кремнийдің сәуледен көлеңкеленбеген учаскесі мүжіліп желінеді. Осыдан кейін оның полимерленген учаскесі арнаулы қышқыл арқылы фоторезисттен тазартылады. Осы өңдеулер кезінде ешқандай өзгеріске ұшырамаған кремний тотығының жұқа қабыршық қабаты перде ретінде пайдаланылады да диффузиялық құбылыс негізінде n-типтес кремнийдің айналасы p-типтес кремниймен қапталады. Осыдан соң пластина жаңадан қосымша кремний қабаты түзіледі. Интегралдық схема дайындаудың пленкалық, гибридтік, бірнеше әдіс біріктірілген, көп кристалдық, вакуумдық түрлері бар.