Микроэлектроника Орындаған: Сулейменов А.
Микроэлектроника- микроминиатюралы электрондық функционалды тораптар мен блоктар жасау мәселесімен айналысатын электроника ғылымының саласы. Оның 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 (дәнекерлеп не пісіріп) 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.
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 бірбірімен 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. Осыан байланысты М-дағы 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 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 секілді жұмыстар тізбегінен құралады. Осы аталған технологиялық процестердің ең жауаптысы - фотолитография. Ол жартылай өткізгіш пластинаның жеке учаскелерін талғап өңдеуге мүмкіндік береді. Жасалатын дайындаманың негізі ретінде pтиптес жартылай өткізгіш- кремний пластина алынады.
Оның бетіне кремнийдің n-типтес 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.
ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕР Электрондардың теріс полюстан оң полюсқа қарай қозғалатынын біз бұдан бұрын айтқанбыз. Яғни, электрон бос ойыққа келіп орналасатын болғандықтан, ойықтар керісінше оң полюстан теріс полюсқа қарай қозғалады деп ойлауға болады. Жартылай өткізгіште, сыртқы электр күштері жоқ уақытта және температура абсолюттік нөльден жоғары болғанда еркін электрондар үздіксіз пайда болып, артынан жоғалып отырады. Яғни, электрон өз орнын тастап шыққанда еркін электронға айналып, енді бос орынға – ойыққа келіп орналасқанда оны (еркін электронды) жоғалды деп айта аламыз. Таза жартылай өткізгіште кез – келген уақыт ішінде босаған электрондар мен ойықтардың саны бірдей болады. Олардың жалпы саны (жартылай өткізгіштің өзінің температурасының бөлме температурасындай болған уақытында) аса көп емес болғандықтан, оның электр өткізгіштігі өте аз. Сондықтан, ол электр тогына өте үлкен кедергі келтіреді. Сондықтан да оны мұндай жағдайда диэлектрик ретінде түсінуге болады. Жартылай өткізгіш тараған сайын оның меншікті кедергісі де жоғарылай береді. Температурасы 300 К болған германийдің меншікті кедергісі р=46 Ом*см. Ал егер осы жартылай өткізгіште басқа элементтің атомдарының тіпті аз мөлшерін қоссақ, оның электр өткізгіштігі бірден артады. Қосқан атомдарымыздың құрамына қарай, жартылай өткізгіштің электр өткізгіштігі электрондық және ойықтық болып бөлінеді.
ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДІҢ ЭЛЕКТР ӨТКІЗГІШТІГІ Салыстырмалы түрде қосатын қоспамыз өте аз болғанымен, оның алған материалымыздағы абсолюттік шоғырлану шамасы жеткілікті – алған материалымыздың 1 куб сантиметрінде 1014 – 1018 атомға дейін болады. Осы электроны көп, оны бере алатын қоспаны донорлық қоспа деп атайды. Ал егер жартылай өткізгіште үш электрондары бар индийді қоссақ, онда жаңа түзілген заттың атомының сыртқы қабатында электрон жетпей қалады. Яғни, бұл үш электрон жартылай өткізгіштің үш электронымен ғана байланысқа түседі де, төртіншіміздің орны бос қалады (2. 1 -сурет). Яғни, атомның сыртқы қабатында жеті электрон болады да, сегізінші орын, біреуі бос қалады. Дәл осы бос қалған орынға кез – келген еркін электрон келіп орналаса алады. Бұл жартылай өткізгішті р – типті деп атайды, ол латынның позитив (оң) деген сөзінен.
Бұл – ойықты жартылай өткізгіш деп аталады. Электронды қосып алуға дайын тұратын мұндай қоспаны акцепторлық қоспа деп атайды. Бұл арада айта кетер бір нәрсе — қазақ тілінде донор деген сөзді береген, ал акцептор деген сөзді алаған дейді. Жалпы жартылай өткізгіштік қасиеттері бар материалдар көп емес, жоғарыда айтылғандармен бірге селенді де (Sе) айтуға болады. Мұндай материалдар қазір де де ізделіну үстінде. Өндірістік масштабта кеңінен қолданылатындардың бірі ретінде галлий арсенидін (Ga. As) айтуға болады. Оның жұмыс температурасы Цельсий бойынша 3000 – қа дейін барады. Жалпы, есте болатын нәрсе – диэлектриктер мен жартылай өткізгіштердің арасындағы шекара тек шартты түрде ғана. Өйткені, температураны өте жоғары көтерген уақытта диэлектриктеріміз өздерін жартылай өткізгіш сияқты сезінеді. Ал өте төменгі температураларда жартылай өткізгішіміз диэлектрикке айналады.
СТАБИЛИТРОН Стабилитронның аты айтып тұрғандай, ондағы тоқ өзгерсе де кернеуді бірқалыпты мөлшерде өзгертпей ұстап тұра алатын аспап. Стабилитрон дегеніміз құрылысы жағынан тура сол диод. Тек қана схемаға қосылу тәртібінде өзгешілік бар. Оның сызбадағы суреті — Стабилитронның қосылу схемасы диодқа керісінше болады. Анод минусқа қосылса, катод плюсқа жалғанады. Тек қана диод графиктің оң жағындағы жағдайда жұмыс істесе, стабилитрон сол жағындағы жағдайда жұмыс істейді. 2. 8 -суретте кернеудің кері тоқты тез көтеретіні көрінеді.
ДИОД Егер де біз жоғарыда айтылған n — типті және p — типті екі жартылай өткізгіштерді бір — бірімен қоссақ, онда диод деген құралды аламыз. Диод деген сөз гректің дио — екі деген сөзінен алынған. (2. 3 сурет). Бұл екеуін диодтың екі электроды деп атайды. Олар оң таңбалы анод пен терѕс таңбалы катод. Диодтың ашық және жабық кездері болады. Ашық күйінде ол токты жақсы өткізеді де, жабық күйінде нашар өскізеді, сіпті өткізбейді деп айтуға болады. Егер де батереяның оң полюсын диодтың анодымен, ал теріс полюсын катодымен қоссақ, онда диод арқылы ток жүреді
Соңы
Скачать презентацию Микроэлектроника Орындаған Сулейменов А Микроэлектроника- микроминиатюралы электрондық
Микроэлектроника.pptx