1960'larda entegre devrelerin bulunması, elektronik endüstrisinde devrim yarattı. Karmaşık elektronik işlemleri yerine getiren bu devreler, «pulcuk» denilen çok küçük bir silis billuru içine sığdırılabilmektedir (Bk. YARIİLETKEN). «Pulcuk»un eni ve boyu 1,27 mm, kalınlığı ise, 0,25 mm kadardır. Büyük ölçekli entegre devrelerde (LSİ) söz konusu boyutlar, 6,4 mm'lik bir kareye çıkar. Bu devreler binlerce TRAN-SİSTÖR'ün yaptığı işi görebilir.
Entegre devrelerin önemi, yalnızca boyutlarının küçük oluşundan gelmemektedir. Birçok uygulamada küçüklük önem taşımaz: Sözgelimi yüksek «yerleştirme yoğunluğu»nun önem kazandığı BİLGİSA-YARLAR'ın, entegre devrelerin başlıca kullanım alanlarından birini oluşturmasına karşılık, televizyon alıcısının boyutları, tüpün büyüklüğüne bağlıdır. Entegre devre teknolojisinin üstünlüğü, yüksek verim, yüksek güvenilirlik ve ucuz maliyetten kaynaklanmaktadır. Endüstrideki bu devrimin kaynağı, A.B.D 'ndeki uzay çalışmalarıdır. Oradan, dünyadaki profesyonel elektronik alanlara yayılmış ve günlük yaşama girmiştir. Günümüzde bu tür devreler, kol saatlerinde, çamaşır makinalarında, gazölçerlerde, vb.'de kullanılmaktadır. Fiyatların iyice düşmesi sonucu, elektronik cep hesap makinaları yapılmıştır. Bunlar, birkaç yıl önce ancak büyükçe bir bilgisayarın görebildiği işleri başarabilecek güçtedir. Çok yakında bilgisayarların telefonlara bağlanması ve TV kanallarından haber dağıtım işleri gibi ilerlemelerin de gerçekleşeceği sanılmaktadır.

Silisli transistor:
Entegre devreler, silisli tran-sistörlerden yapılır. Transistor, eskiden kullanılan lambanın (vakum tüpü) gördüğü işi yapar; ancak, çok daha küçük boyutlu v& kullanışlıdır. 1955'ten sonra, aşağı yukarı bütün elektronik devrelerde, transistörler özellikle yükseltici öğe olarak kullanılmaya başlandı. DİRENÇ ÖĞE'leri ve KONDANSATÖR'lerle birlikte bağlanmaları sonucu, aygıtların karmaşık görünümleri oldukça yalınlaştı. Sözgelimi, taşınabilir bir radyoda 6 transistor, 40-50 direnç öğesi, 20 kondansatör ile HOPARLÖR, ANTEN ve PİL gibi öteki öğeler birlikte bulunabilir.
Transistor, bir arı silis billurundan oluşur. Silis, sıvı durumundayken anlaştırılır ve gene sıvı halden billur -laştırılır. Billur, dilim dilim kesilir; yüzeydeki lekeler cilalanarak yok edilir. Silisin elektriksel özellikleri, ,, sıvı haldeyken katılan ya da yüksek sıcaklıkta cilalı billur dilimi içine yayılan az miktarda bor ve fosfor gibi kimyasal maddelerle belirlenir. Transistorun yapısı sandviçe benzer: Üç tabaka halinde fosfor, bor ve fosfor art arda getirilir. Bunların miktarları ve yerala-cakları bölgeler, hassas ölçümlerle saptanır. Genel amaçlı bir transistördeki billur pulcuğunun eni ve boyu 0,076 mm, sandviç yapının kalınlığı ise 0,0025 mm kadardır.

Karmaşık öğelerin yapımı:
Bir tam devre, birçok transistor, kondansatör, direnç öğesi ve iletken bağlantıdan oluşur. Devrenin oluşturulmasında temel ilke, bu öğelerin aynı anda üretilmesidir. Yani silis diliminin uygun bölümleri dirençleri oluştururken, ana bölümler de kondansatör olarak düzenlenir. Üretimin en önemli yanı^ devre öğelerinin birbirinden yalı-tılmasıdır. Bunu sağlamak için, bor katılmış türden (p tipi) bir alt tabaka üstüne, yayınma yoluyla, bileşenler arasında adacıklar halinde fosfor bulunan (n tipi) malzeme oluşturulur.
Bir dizi yayınma işlemi sonucu çeşitli öğeler ortaya çıkarıldıktan sonra, bunlar, metal bir filmle birbirine bağlanır. Metal film, genellikle alüminyumdan yapılır. Yalıtkan malzeme olarak da bir silis dioksit tabakası kullanılır. Metal çizgiler, ayrıca, entegre, devrenin çıkış uçlarına bağlantı verirler.
Bileşenlerin boyutları çok küçüktür (0,013 mm kadar). Bu yüzden, devrenin tasarımı, bunun en az birkaç yüz katı ölçekli olarak yapılır. Ardından gerçek çizim, fotoğrafçılık yöntemleriyle küçültülür. Belirli yapım aşamalarında kullanılacak, çeşitli maskeler hazırlanır. 5 cm çapında bir silis dilimi, birkaç yüz devre içerir.
Yayınma işleminin dayanak noktası, silis dioksidin (CAM*ı oluşturan maddelerden biri), yabancı yayınma maddelerine karşı bir engel oluşturmasıdır. Dolayısıyle, yayınma gerektiren küçük bölgeleri ayırmak için, silis önce oksitlenir, sonra <asitle yakma» adı verilen bir yöntemle, oksit tabakası içine maske modelleri oyulur. Böylece yayınma pencereleri oluşturulur. Asitle yakma yönteminde, oksitlenmiş dilimin üstü.ışığa duyarlı bir çözültüyle kaplanır; maske görüntüsü bu çözültü üstüne düşürülür. Bu bölgeler daha sonra sertleştiri-lir. Böylece, pencerelerdeki oksitleri çözmek için asit kullanıldığında, sertleşmiş bölgeler tepkimeye girmez. Bu işlemler bitince çözültü temizlenir ve devre, yayınma işlemine hazır olur. Benzer bir yakma yöntemiyle, öğeler arasındaki iletken bağlantılar oluşturulur.

Birleştirme ve deneme:
Entegre devreler, her biri yüzlerce devre içeren birçok silis dilimi halinde işlenir. Seri entegre devre üretimi, sürecin ekonomik önemini vurgular. Ancak kullanıcılar, gerek kolaylık, gerekse koruma açısından, silis dilimlerinin uygun koruyucular içine alınmasını ister. Üretimin bu aşaması, yapım giderlerinin en büyük bölümünü oluşturur. Bu yüzden, entegre devreler koruyucu içine alınmadan önce denetimden geçirilerek, çalışmayan aygıtlar için gereksiz harcama yapılması önlenir.
Denetim işlemi, sayıları altı ile kırk arasında değişen iğne ucunun, dilimin alüminyum bölümüne değdirilmesiyle yapılır. Devre, karmaşık bir yapı içerdiğinden, bunun denetimi de karmaşık olur. Üretim hızını artırmak için, deneyler, otomatik olarak bir bilgisayar denetiminde yürütülür.
Bilgisayar sistemi, saniyede binlerce deney yapabildiği gibi, sonuçların sayısal çözümlemesini de verir. Ayrıca, hatalı devrelerin listesini çıkarır ve bunların daha sonraki işlemlere katılmasını önler. Deney aygıtı, silis dilimi üstündeki hatları otomatik olarak taramadan geçirir ve çalışmayan bölümleri bir mürekkep noktacığı ile belirler.
Denetimden sonra dilimler, birbirinden ayrılarak «pulcuk» haline getirilir. Bunu sağlamak için dilim araları elmasla çizilir ve mekanik olarak kırılır. Ancak bu, yavaş bir yöntemdir; fabrikalarda ya otomatik testereler ya da LASER ışını kullanılır.
Pulcuklar bundan sonra, devrenin tabanını oluşturan plaka üstüne yerleştirilir. Çevreden gelecek zararlardan etkilenmemesi için devre, kullanım biçimine göre değişen çeşitli biçimlerde korunur Pulcuklar, plakalara altın bir kaplamayla ya da daha ekonomik ve yalın olan iletken bir reçineyle yapıştırılır.
Pulcukların, yerleştirildikten sonra, plaka üstündeki giriş çıkış uçlarma bağlanması gerekir. Bu işlem SESÖTESİ kaynak yöntemiyle, 0,025 mm çapındaki iletken alüminyum ya da altın teller kullanılarak yapılır. Son aşama, devrelerin kılıflanmasıdır. Bu, genellikle isteğe göre düzenlenir. Ya reçine püskürtülerek yap'lır ya da gaz ve su buharının kötü etkilerinden yalıtmak için, asal gaz ortamında devre üstüne, kaynakla bir kapakçık oturtulur.

Yeni yöntemler:
Entegre devre üretiminde genellikle, yukarda tanımlanan üretim biçiminden yararlanılır. Başka seçenekler ve ek teknikler de geliştirilmiştir. Ancak bunlar, genellikle aygıtların maliyetini yükselttiklerinden, yalnızca çok önemli devrelerin üretiminde kullanılır. Ne var ki, söz konusu tekniklerin gelişmesi, yeni tür aygıtların yapılmasına ve yeni uygulama alanlarının ortaya. çıkmasına neden olmuştur. Çağdaş yöntemler, çok ileri işlem tekniği gerektiren karmaşık devrelerin yapımına yöneliktir. Ancak çok geniş bir pazar (özellikle günlük yaşama girebilen) oluştuğunda, bu üretim yönteminin kullanılması ekonomik olur. Bununla birlikte, teknolojik yönden değil, ama kuram ve düzenleme bakımından bazı güçlükler vardır. Karmaşık bir devreyi sınırlı çıkış uçlarıyla çok daha büyük bir sisteme bağlamak zordur. Sözgelimi 1.0 000 transistor içeren bir devrenin, yalnızca 12 bağlantı noktası gerektirmesi, sorunun büyüklüğünü ortaya koyar. Bu yüzden, gelecekte üretim teknolojisini geliştirmenin yanı sıra, mikroelektroniğin sosyal ve ekonomik yararlarını en üst düzeye çıkaracak aygıtlar da ortaya konulmalıdır.

Kaynak:4
3.cilt / s.755-757

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler » Elektrik / Elektronik Araçlar