Yarımkeçirici qurğuların istehsalı

**Yarımkeçirici qurğuların istehsalı** — yarımkeçirici qurğuların, əsasən mikroprosessorlar, mikrokontrollerlər və yaddaş qurğuları (məsələn, operativ yaddaş və fləş yaddaş) kimi inteqrasiya olunmuş dövrələrin (İD) hazırlanması üçün istifadə olunan prosesdir. Bu, adətən saf tək-kristallı yarımkeçirici materialdan hazırlanmış yarımkeçirici boşqab üzərində elektron dövrələrin tədricən yaradıldığı çoxmərhələli fotolitoqrafik və fiziki-kimyəvi prosesdir (termik oksidləşmə, nazik təbəqəli çökdürmə, ion implantasiyası və aşılama kimi addımlarla). Bu sahədə demək olar ki, həmişə silisiumdan istifadə olunur, lakin ixtisaslaşdırılmış tətbiqlər üçün müxtəlif mürəkkəb yarımkeçiricilərdən də yararlanırlar. Aşılama və fotolitoqrafiya kimi mərhələlər həmçinin LCD və OLED ekranlar kimi digər qurğuların istehsalında da tətbiq edilə bilər.

İstehsal prosesi yüksək ixtisaslaşmış yarımkeçirici zavodlarında, həmçinin "tökümxanalar" və ya "fab"larda həyata keçirilir ki, bunların mərkəzi hissəsini "təmiz otaq" təşkil edir. Müasir 14/10/7 nm-lik düyünlər kimi daha təkmil yarımkeçirici qurğuların istehsalı 15 həftəyə qədər çəkə bilər, sənaye üzrə orta göstərici isə 11–13 həftədir. Təkmil istehsal müəssisələrində istehsal tamamilə avtomatlaşdırılmışdır və boşqabların maşından maşına daşınmasını avtomatlaşdırılmış material idarəetmə sistemləri təmin edir.

Boşqab üzərində çox vaxt kristal adlanan bir neçə inteqrasiya olunmuş dövrə olur; onlar tək bir boşqabdan kəsilib ayrılan hissələr olduqları üçün belə adlandırılırlar. Hazır yarımkeçirici boşqabdan fərdi kristalların ayrılması prosesi "tək-tək ayırma" və ya "yarımkeçirici boşqabın doğranması" adlanır.&nbsp;Bundan sonra bu hissələr növbəti yığma və qablaşdırma mərhələlərinə keçə bilər.

İstehsalat zavodlarında (fab-larda) boşqablar FOUP (Front Opening Unified Pod) adlanan xüsusi möhürlənmiş plastik qutuların daxilində daşınır. Bir çox zavodlarda FOUP-ların daxili azot atmosferi ilə təmin edilir ki, bu da boşqablar üzərindəki misin oksidləşməsinin qarşısını alır. Müasir yarımkeçiricilərdə misdən naqil çəkilişi üçün istifadə olunur. Emal avadanlıqlarının və FOUP-ların daxili hissəsi təmiz otaqdakı ətraf havadan daha təmiz saxlanılır. Mini-mühit kimi tanınan bu daxili atmosfer məhsuldarlığı (bir boşqab üzərindəki işlək cihazların sayını) artırmağa kömək edir. Bu mini-mühit, maşının FOUP-ları qəbul etməsinə və onları maşının daxilinə ötürməsinə imkan verən EFEM (avadanlığın ön modul hissəsi) daxilində yerləşir. Bundan əlavə, bir çox maşınlar çirklənməni azaltmaq və prosesə nəzarəti təkmilləşdirmək üçün boşqabları təmiz azot və ya vakuum mühitində emal edir. İstehsalat zavodları, daim azotla təmizlənən istehsal maşınları və FOUP-ların daxilindəki atmosferi qorumaq üçün böyük miqdarda maye azota ehtiyac duyur. FOUP ilə EFEM arasında rütubətin daxil olmasını azaldan və məhsuldarlığı artıran bir hava pərdəsi və ya tor da mövcud ola bilər.

Sənayədə yarımkeçiricilərin istehsalı prosesində istifadə olunan maşınları istehsal edən bəzi şirkətlərə ASML, Applied Materials, Tokyo Electron və Lam Research daxildir.

## Element ölçüsü
Element ölçüsü (və ya proses ölçüsü) yarımkeçirici istehsalı prosesində naxışlana bilən ən kiçik xətlərin eni ilə müəyyən edilir; bu ölçü xətt eni kimi tanınır. Naxışlama dedikdə, çox vaxt istehsal zamanı cihazın dizaynını və ya naxışını cihaz üzərində müəyyən etməyə imkan verən fotolitoqrafiya nəzərdə tutulur. F2 yarımkeçirici istehsalı prosesinin element ölçüsünə əsaslanaraq, cihazın müxtəlif hissələrinin sahə ölçüsü kimi istifadə olunur. Bir çox yarımkeçirici cihazlar hüceyrə adlanan bölmələrdən ibarət dizayn edilir və hər bir hüceyrə cihazın kiçik bir hissəsini (məsələn, məlumatı saxlamaq üçün yaddaş hüceyrəsini) təmsil edir. Beləliklə, F2 bu hüceyrələrin və ya bölmələrin tutduğu sahəni ölçmək üçün istifadə olunur.

Xüsusi bir yarımkeçirici prosesi, çipin hər bir təbəqəsindəki elementlərin minimum ölçüsü (en və ya Kritik Ölçü) və onlar arasındakı məsafə ilə bağlı xüsusi qaydalara malikdir. Adətən, yeni yarımkeçirici prosesi daha kiçik minimum ölçülərə və daha sıx yerləşmə məsafələrinə sahib olur. Bəzi hallarda bu, hazırda istehsal olunan çip dizaynının sadəcə "kristalın kiçildilməsinə" (die shrink) imkan verir. Bu isə yeni dizayn xərcləri çəkmədən maya dəyərini azaltmağa, performansı artırmağa və tranzistor sıxlığını (vahid sahəyə düşən tranzistorların sayını) yüksəltməyə şərait yaradır.

İlkin yarımkeçirici prosesləri nəsillər üçün ixtiyari adlara malik idi (məsələn, HMOS I/II/III/IV və CHMOS III/III-E/IV/V). Sonralar hər yeni nəsil proses "texnologiya düyünü" və ya "proses düyünü" kimi tanınmağa başladı və prosesin tranzistor qapı uzunluğunun nanometr (və ya tarixən mikrometr) ilə ifadə olunan minimum element ölçüsü ilə, məsələn, "90 nm prosesi" kimi adlandırıldı. Lakin 1994-cü ildən bəri bu, artıq belə deyil və proses düyünlərini adlandırmaq üçün istifadə olunan nanometrlərin sayı daha çox funksional element ölçüləri və ya tranzistor sıxlığı (vahid sahəyə düşən tranzistorların sayı) ilə standartlaşdırılmış əlaqəsi olmayan bir marketinq termininə çevrilmişdir.

Başlanğıcda tranzistor qapı uzunluğu proses düyünü adının təklif etdiyindən (məsələn, 350 nm düyünü) daha kiçik idi; lakin bu tendensiya 2009-cu ildə tərsinə dəyişdi. Element ölçülərinin marketinqdə istifadə olunan nanometrlərlə (nm) heç bir əlaqəsi olmaya bilər. Məsələn, Intel-in əvvəlki 10 nm prosesi əslində 7 nm enində elementlərə (FinFET qanadlarının ucluqlarına) malikdir, buna görə də Intel-in 10 nm prosesi tranzistor sıxlığına görə TSMC-nin 7 nm prosesinə bənzəyir. Başqa bir nümunə olaraq, GlobalFoundries-in 12 və 14 nm prosesləri oxşar element ölçülərinə malikdir.

## Tarixçə

### XX əsr

1955-ci ildə Bell Telefon Laboratoriyalarında çalışan Karl Froş və Linkoln Derik, silisium boşqab üzərində təsadüfən silisium-dioksid təbəqəsi yetişdirdilər və bunun sayəsində səthin passivasiyası effektlərini müşahidə etdilər. 1957-ci ilə qədər Froş və Derik, maskalanma və ilkin çökdürmə üsullarından istifadə edərək silisium-dioksid tranzistorları istehsal etməyə nail oldular; bunlar drenaj və mənbəyin eyni səthdə yanaşı yerləşdiyi ilk planar sahə effektli tranzistorlar idi. Bell Laboratoriyalarında bu kəşflərin əhəmiyyəti dərhal dərk edildi. Onların işinin nəticələrini təsvir edən qeydlər, 1957-ci ildə rəsmi şəkildə dərc olunmazdan əvvəl laboratoriya daxilində paylaşıldı. "Shockley Semiconductor" şirkətində Şokli, 1956-cı ilin dekabrında məqalənin ilkin nüsxəsini Jan Erni də daxil olmaqla bütün rəhbər heyətinə paylamışdı; Erni isə daha sonra, 1959-cu ildə "Fairchild Semiconductor"da çalışarkən planar prosesi icad edəcəkdi.

1948-ci ildə Bardin inversiya təbəqəli izolyasiya edilmiş qapı tranzistorunu patentləşdirdi; Bardinin konsepsiyası bu gün MOSFET texnologiyasının əsasını təşkil edir. MOSFET texnologiyasının təkmilləşdirilmiş növü olan CMOS, 1963-cü ildə "Fairchild Semiconductor"da Çih-Tanq Sah və Frank Vanlass tərəfindən hazırlanmışdır. CMOS 1960-cı illərin sonlarında RCA tərəfindən kommersiyalaşdırıldı. RCA, 1968-ci ildə özünün 4000 seriyalı inteqral sxemləri üçün CMOS texnologiyasından kommersiya məqsədilə istifadə etməyə başladı; bu proses 20 μm-lik texnologiya ilə başladı və növbəti bir neçə il ərzində tədricən 10 μm-lik prosesə qədər kiçildildi. Bir çox ilkin yarımkeçirici cihaz istehsalçıları ion implantatorları kimi öz avadanlıqlarını özləri hazırlayır və quraşdırırdılar.

1963-cü ildə Harold M. Manasevit, "North American Aviation" (indiki Boeing) şirkətinin "Autonetics" bölməsində çalışarkən, sapfir üzərində silisiumun epitaksial böyüməsini sənədləşdirən ilk şəxs oldu. 1964-cü ildə o, həmkarı Vilyam Simpson ilə birlikdə öz tapıntılarını "Journal of Applied Physics" jurnalında dərc etdirdi. 1965-ci ildə C.W. Mueller və P.H. Robinson, RCA Laboratoriyalarında "silisium-sapfir üzərində" prosesindən istifadə edərək bir MOSFET (metal-oksid-yarımkeçirici sahə effektli tranzistoru) hazırladılar.

Boşqab ölçüsü zaman keçdikcə böyümüşdür: 1960-cı ildə 25 mm-dən (1 düym) 1969-cu ildə 50 mm-ə (2 düym), 1976-cı ildə 100 mm-ə (4 düym), 1981-ci ildə 125 mm-ə (5 düym), 1983-cü ildə 150 mm-ə (6 düym) və 1992-ci ildə 200 mm-ə qədər artmışdır.

2 düymlük boşqablar dövründə bunlar pinsetlərlə əllə idarə olunur və müəyyən bir proses üçün tələb olunan müddət ərzində əllə saxlanılırdı. Pinsetlər, boşqabları çirkləndirə biləcək daha az hissəcik yaratdıqları üçün vakuum çubuqları ilə əvəz olundu. Bir neçə boşqabı eyni vaxtda tuta bilən boşqab daşıyıcıları və ya kasetlər, boşqabları proses mərhələləri arasında daşımaq üçün hazırlanmışdı, lakin boşqablar kasetdən tək-tək çıxarılmalı, emal edilməli və yenidən kasetə qaytarılmalı idi. Bu vaxt aparan prosesi aradan qaldırmaq üçün turşuya davamlı daşıyıcılar hazırlandı ki, beləliklə, boşqablarda dolu bütün kaset yaş aşındırma və yaş təmizləmə çənlərinə daldırılırdı. Boşqab ölçüləri 100 mm-ə qədər artdıqda, bütün kaset çox vaxt eyni dərəcədə vahid (bərabər) şəkildə daldırılmırdı və boşqab boyunca nəticələrin keyfiyyətinə nəzarət etmək çətinləşirdi. 150 mm-lik boşqablar gəldikdə isə kasetlər artıq daldırılmır, yalnız boşqabları saxlamaq üçün daşıyıcı və tutucu kimi istifadə olunurdu və boşqablarla işləmək üçün robot texnikası geniş yayıldı. 200 mm-lik boşqablarda isə boşqab kasetlərinin əllə idarə olunması daha ağır olduqları üçün riskli hala gəldi.

1970-ci və 1980-ci illərdə bir neçə şirkət öz yarımkeçirici istehsalı texnologiyasını bipolyar texnologiyadan MOSFET texnologiyasına keçirdi. Yarımkeçirici istehsalı avadanlıqları 1978-ci ildən bəri baha hesab olunur.

1984-cü ildə KLA şirkəti ilk avtomatik retikl və fotomaska təftiş alətini hazırladı. 1985-ci ildə KLA, əllə mikroskopla yoxlamanı əvəz edən silisium boşqablar üçün avtomatik təftiş alətini inkişaf etdirdi.

1985-ci ildə SGS (indiki STMicroelectronics) şirkəti bipolyar, CMOS və DMOS cihazlarından istifadə edən yarımkeçirici istehsalı prosesi olan BCD-ni (həmçinin BCDMOS adlanır) icad etdi. "Applied Materials" isə ilk praktik çoxkameralı və ya klaster tipli boşqab emalı aləti olan Precision 5000-i hazırladı.

1980-ci illərə qədər materialların boşqablar üzərinə çökdürülməsi üçün əsas üsul fiziki buxar çökdürülməsi (PVD) idi; daha sonra kimyəvi buxar çökdürülməsi (CVD) geniş yayılmağa başladı. Diffuziya nasosları ilə təchiz edilmiş avadanlıqlar turbomolekulyar nasoslardan istifadə edənlərlə əvəz olundu, çünki sonuncular vakuumda emal zamanı boşqabları tez-tez çirkləndirən yağdan istifadə etmirlər.

200 mm diametrli boşqablar ilk dəfə 1990-cı ildə istifadə edilmiş və 2000-ci ildə 300 mm diametrli boşqabların tətbiqinə qədər standart halına gəlmişdir. 150 mm-lik boşqablardan 200 mm-liyə keçid zamanı və 200 mm-likdən 300 mm-liyə keçid mərhələsində keçid alətlərindən istifadə edilmişdir. Yarımkeçirici sənayesi, çiplərə olan artan tələbatı qarşılamaq üçün daha böyük boşqabları mənimsəmişdir, çünki daha böyük boşqablar hər boşqab başına daha çox səth sahəsi təmin edir. Zaman keçdikcə sənaye 300 mm-lik boşqablara keçdi və bu, FOUP-ların tətbiqini də özü ilə gətirdi; lakin analoq inteqral dövrələr, RF çipləri, güc inteqral dövrələri, BCDMOS və MEMS cihazları kimi bir çox qabaqcıl olmayan məhsullar hələ də 200 mm-lik boşqablarda istehsal olunur.

Təmizləmə, ion yerləşdirmə, aşındırma, tablama və oksidləşmə kimi bəzi proseslər, nəticələrin təkrar istehsalını yaxşılaşdırmaq üçün kütləvi emal əvəzinə tək-tək boşqab emalını tətbiq etməyə başladı. Oxşar tendensiya MEMS istehsalında da mövcud idi. 1998-ci ildə "Applied Materials" şirkəti **Producer** adlı klaster alətini təqdim etdi; bu qurğuda boşqabları emal etmək üçün kameralar cüt-cüt qruplaşdırılmışdı. Onlar ümumi vakuum və təchizat xətlərini paylaşsalar da, digər cəhətdən izolyasiya edilmişdilər. Bu, o dövr üçün inqilabi bir yenilik idi, çünki izolyasiya edilmiş kamera dizaynı sayəsində keyfiyyəti qurban vermədən digər klaster alətlərindən daha yüksək məhsuldarlıq təmin edirdi.

### XXI əsr

Yarımkeçirici sənayesi bu gün qlobal bir biznesdir. Aparıcı yarımkeçirici istehsalçılarının, adətən, dünyanın hər yerində müəssisələri var. Dünyanın ən böyük yarımkeçirici istehsalçısı olan Samsung Electronics-in Cənubi Koreya və ABŞ-da obyektləri mövcuddur. İkinci ən böyük istehsalçı olan Intel, ABŞ-la yanaşı Avropa və Asiyada da müəssisələrə sahibdir. Dünyanın ən böyük müstəqil tökmə zavodu olan TSMC-nin Tayvan, Çin, Sinqapur və ABŞ-da obyektləri var. Qualcomm və Broadcom ən böyük fables (öz istehsalat sahəsi olmayan) yarımkeçirici şirkətləri sırasındadır və onlar öz istehsalatlarını TSMC kimi şirkətlərə həvalə edirlər. Onların da müxtəlif ölkələrə yayılmış ofis və laboratoriyaları mövcuddur. Yarımkeçirici cihazların orta istifadə dərəcəsi artdıqca, dözümlülük bir məsələyə çevrildi və istehsalçılar cihazlarını dizayn edərkən onların nəzərdə tutulduğu bazardan asılı olaraq kifayət qədər müddət işləməsini təmin etməyə başladılar. Bu, xüsusilə 10 nm düyünündə bir problemə çevrilmişdir.

İzolyator üzərində silisium texnologiyası AMD-nin 2001-ci ildən bəri istehsal olunan 130 nm, 90 nm, 65 nm, 45 nm və 32 nm-lik tək, iki, dörd, altı və səkkiz nüvəli prosessorlarında istifadə edilmişdir. 2001-ci ildə 200 mm-lik boşqablardan 300 mm-lik boşqablara keçid zamanı həm 200 mm, həm də 300 mm-lik boşqabları emal edə bilən çoxsaylı keçid alətlərindən istifadə olunmuşdur. O vaxtlar 18 şirkət ən qabaqcıl 130 nm-lik proseslə çiplər istehsal edə bilirdi.

2006-cı ildə 450 mm-lik boşqabların 2012-ci ildə tətbiq olunacağı, 675 mm-lik boşqabların isə 2021-ci ilə qədər istifadə ediləcəyi gözlənilirdi.

2009-cı ildən bəri "düyün", qapı uzunluğu, metal addımı və ya qapı addımı ilə heç bir əlaqəsi olmayan, yalnız yeni nəsil texnoloji prosesləri göstərən marketinq məqsədli bir kommersiya adına çevrilmişdir. Məsələn, "GlobalFoundries" şirkətinin 7 nm-lik prosesi Intel-in 10 nm-lik prosesinə bənzər idi, buna görə də texnoloji proses düyünü haqqında ənənəvi anlayış qeyri-müəyyən hal almışdır. Bundan əlavə, TSMC və Samsung-un 10 nm-lik prosesləri tranzistor sıxlığı baxımından Intel-in 14 nm-lik prosesindən yalnız cüzi dərəcədə daha sıxdır. Onlar əslində Intel-in 10 nm-lik prosesindən daha çox, 14 nm-lik prosesinə yaxındırlar (məsələn, Samsung-un 10 nm-lik prosesinin "fin pitch" ölçüsü Intel-in 14 nm-lik prosesi ilə eynidir: 42 nm). Intel özünün 10 nm-lik prosesini 7 nm-lik proses kimi mövqeləndirmək üçün onun adını dəyişmişdir. Tranzistorlar kiçildikcə, onların öz-özünə qızması kimi yeni effektlər dizayn qərarlarına təsir etməyə başlayır və elektromiqrasiya kimi digər effektlər 16 nm düyünündən bəri daha qabarıq şəkildə özünü göstərir.

2011-ci ildə Intel, qapının kanalı üç tərəfdən əhatə etdiyi FinFET (Fin sahə effektli tranzistorlar) texnologiyasını nümayiş etdirdi; bu texnologiya 22 nm düyünündə müstəvi (planar) tranzistorlarla müqayisədə daha yüksək enerji səmərəliliyi və daha az qapı gecikməsi — beləliklə də daha yüksək performans — əldə etməyə imkan verirdi. Çünki yalnız bir səthi kanal rolunu oynayan müstəvi tranzistorlarda "qısa kanal effektləri" (short channel effects) yaranmağa başlamışdı. "SuVolta" adlı startap, FinFET tranzistorları ilə rəqabət aparmaq üçün "Dərin Boşaldılmış Kanal" (DDC) adlı texnologiya yaratdı; bu texnologiya 65 nm düyünündə çox yüngül aşqarlanmış müstəvi tranzistorlardan istifadə edir.

2018-ci ilə qədər FinFET-i əvəzləmək üçün bir sıra tranzistor arxitekturaları təklif edilmişdi ki, onların da çoxu GAAFET (hər tərəfdən əhatə olunmuş qapı) konsepsiyasına əsaslanırdı: üfüqi və şaquli nano-naqillər, üfüqi nano-təbəqəli tranzistorlar (Samsung MBCFET, Intel Nanoribbon), şaquli FET (VFET) və digər şaquli tranzistorlar, komplementar FET (CFET), üst-üstə yığılmış FET (stacked FET), şaquli TFET-lər, III-V qrupu yarımkeçirici materiallarından hazırlanmış FinFET-lər (III-V FinFET), nano-halqa, altıbucaqlı naqil, kvadrat naqil və dairəvi naqil kimi bir neçə növ üfüqi GAA tranzistorları və kəskin fərqli materiallardan istifadə edən mənfi tutumlu FET-lər (NC-FET). FD-SOI isə FinFET-lərə potensial aşağı xərcli alternativ kimi görülürdü.

2019-cu il etibarilə 14 nm və 10 nm-lik texnoloji proseslə hazırlanan çiplər Intel, UMC, TSMC, Samsung, Micron, SK Hynix, Toshiba Memory və GlobalFoundries tərəfindən kütləvi istehsal olunur; 7 nm-lik çiplər isə TSMC və Samsung tərəfindən kütləvi istehsal edilir (baxmayaraq ki, onların 7 nm-lik düyün tərifi Intel-in 10 nm-lik prosesinə bənzərdir). 5 nm-lik prosesin istehsalına 2018-ci ildə Samsung tərəfindən başlanılmışdır. 2019-cu il etibarilə ən yüksək tranzistor sıxlığına malik düyün, hər kvadrat millimetrə 171,3 milyon tranzistor düşən TSMC-nin 5 nm-lik N5 düyünüdür. 2019-cu ildə Samsung və TSMC 3 nm-lik texnoloji düyünləri istehsal etmək planlarını açıqladılar. GlobalFoundries, resurslara qənaət etmək məqsədilə 12 nm-dən sonrakı yeni düyünlərin işlənilməsini dayandırmaq qərarına gəlib, çünki şirkət 12 nm-dən kiçik sifarişləri yerinə yetirmək üçün yeni zavod qurmağın onun maliyyə imkanlarından kənar olduğunu müəyyən edib.

2020-ci ildən 2023-cü ilə qədər qlobal çip qıtlığı yaşandı. COVID-19 pandemiyasının səbəb olduğu bu qıtlıq zamanı bir çox yarımkeçirici istehsalçısı işçilərin şirkət ərazisini tərk etməsini qadağan etdi. Bir çox ölkə yeni istehsal zavodlarının tikilməsi üçün yarımkeçirici şirkətlərinə subsidiyalar ayırdı. Bir çox şirkət saxta çiplərdən zərər gördü. Yarımkeçiricilər dünya iqtisadiyyatı və bəzi ölkələrin milli təhlükəsizliyi üçün həyati əhəmiyyət kəsb etməyə başladı. ABŞ, TSMC-dən Çin şirkəti olan Huawei üçün yarımkeçirici istehsal etməməsini xahiş etdi. NMOS və PMOS tranzistorlarını bir-birinin üzərinə yığan CFET tranzistorları tədqiq edildi. Bu tranzistorların qurulması üçün iki yanaşma qiymətləndirildi: hər iki növ tranzistorun bir prosesdə qurulduğu **monolit** yanaşma və hər iki növ tranzistorun ayrı-ayrılıqda qurulub sonra üst-üstə yığıldığı **ardıcıl** yanaşma.

## Addımların siyahısı
Bu, müasir elektron cihazın istehsalı boyu dəfələrlə tətbiq olunan emal texnikalarının siyahısıdır; bu siyahı mütləq konkret ardıcıllığı və ya istehsal zamanı bütün texnikaların istifadə olunduğunu ifadə etmir. Təcrübədə tətbiq olunan texnikalar və onların ardıcıllığı çox vaxt tökmə zavodlarının təklif etdiyi proseslərə və ya inteqrasiya olunmuş cihaz istehsalçısının öz məhsullarına xas olur və bir yarımkeçirici cihaza bütün texnikalar lazım olmaya bilər. Bu prosesləri həyata keçirmək üçün avadanlıqlar məhdud sayda şirkət tərəfindən istehsal olunur. Yarımkeçirici istehsalı zavodu işə salınmazdan əvvəl bütün avadanlıqlar sınaqdan keçirilməlidir. Bu proseslər inteqrasiya olunmuş dövrələrin layihələndirilməsindən sonra icra edilir. Yarımkeçirici fabriki 24/7 rejimində fəaliyyət göstərir və bir çox fabriklər, əsasən çiplərin yuyulması üçün böyük miqdarda sudan istifadə edir.

# Boşqab emalı ("ön tərəf" də adlanır)
#* Yaş təmizləmə
#** Bəzən boşqab fırladılarkən aseton, trixloretilen kimi həlledicilər və ya ultra-təmiz su ilə təmizləmə.
#** Piranha məhlulu
#** RCA təmizləmə
#** Boşqabın ovxalanması
#** Fırladaraq təmizləmə
#** Şırnaqlı püskürtmə ilə təmizləmə
#** Kriogen aerozol
#** Meqasonik təmizləmə
#** Daldırma üsulu ilə kütləvi təmizləmə
#* Səthin passivləşdirilməsi
#* Fotolitoqrafiya
#** Fotorezistin çəkilməsi (adətən maye şəklində, bütün boşqabın üzərinə)
#** Fotorezistin bişirilməsi (soba daxilində bərkimə prosesi)
#** Kənar qatın kənarlaşdırılması
#** İşıqlandırma (fotolitoqrafiya steyperi, skaneri və ya maska düzləndiricisi vasitəsilə)
#** İşıqlandırmadan sonrakı bişirmə (PEB) — fotorezistin davamlılığını artırır
#** Aşkarlama/İnkişaf etdirmə (maye aşkarlayıcı tətbiq etməklə rezistin müəyyən hissələrinin çıxarılması; bu proses ion implantasiyası, təbəqə çökdürülməsi və ya aşındırma üçün boşqabın bəzi hissələrini açıq saxlayır)
#* Sərt maskanın yaradılması
#* İon implantasiyası (aşqarların boşqaba daxil edilməsi vasitəsilə keçiriciliyi artırılmış və ya azaldılmış zonaların yaradılması)
#* Aşındırma
#** Quru aşındırma (plazma vasitəsilə aşındırma)
#*** Reaktiv-ion aşındırması
#**** Dərin reaktiv-ion aşındırması
#**** Atom qatlı aşındırma (AQA)
#***** Plazma AQA
#***** Termal AQA
#** Yaş aşındırma
#*** Buferlənmiş oksid aşındırması
#* Kimyəvi buxar çökdürülməsi
#** Metal üzvi kimyəvi buxar çökdürülməsi — əsasən LED istehsalında istifadə olunur
#*Atom qatlı çökdürmə — maddənin bir-birinin ardınca gələn atom təbəqələri şəklində yığılması
#*Fiziki buxar çökdürülməsi
#**Səpilmə
#**Buxarlandırma
#*Epitaksiya
#**Molekulyar şüa epitaksiyası
#*İon şüası ilə çökdürmə
#*Plazma külü — fotorezistin tam təmizlənməsi və ya soyulması üçün istifadə olunur (quru soyma kimi də tanınır; tarixən bu proses fotorezist həllediciləri vasitəsilə həyata keçirilirdi ki, boşqab növbəti fotolitoqrafiya mərhələsinə hazır olsun)
#*Termal emal
#**Sürətli termal emal, sürətli termal tavlama
#**Millisaniyəlik termal emal, millisaniyəlik tavlama, flaş-lampa ilə tavlama
#**Lazer ilə tavlama
#**Soba daxilində tavlama
#**Termal oksidləşmə
#***LOCOS (Silisiumun lokal oksidləşməsi)
#*Lazerlə ayırma — əsasən LED istehsalında tətbiq olunur
#*Elektrokimyəvi çökdürmə (Elektroörtmə məqaləsinə bax)
#*Kimyəvi-mexaniki cilalama
#*Boşqabın sınaqdan keçirilməsi (boşqabın elektrik göstəricilərinin avtomatik sınaq avadanlığı ilə yoxlanılması; bu mərhələdə qruplaşdırma (binning) və ya lazerlə tənzimləmə işləri də aparıla bilər)
#Kristal hazırlanması
#* Silisium daxili keçidlərin hazırlanması (üçölçülü inteqral sxemlər üçün)
#* Boşqabın bərkidilməsi (boşqab kəsim lenti vasitəsilə metal çərçivəyə bərkidilir)
#* Boşqabın arxa hissəsinin cilalanması və hamarlanması (ağıllı kart və ya PCMCIA kartı kimi nazik cihazlar, həmçinin boşqabların birləşdirilməsi və üst-üstə yığılması üçün boşqabın qalınlığını azaldır; bu proses "Cilalamadan Öncə Kəsim" adı altında boşqabın doğranması zamanı da baş verə bilər)
#* Boşqabların birləşdirilməsi və üst-üstə yığılması (üçölçülü inteqral sxemlər və MEMS cihazları üçün)
#* Yenidən paylanma təbəqəsinin istehsalı (WLCSP tipli qablaşdırmalar üçün)
#* Boşqab üzərində kontakt çıxıntılarının yaradılması (çevrilmiş kristal BGA və WLCSP qablaşdırmaları üçün)
#* Kristalların kəsilməsi və ya boşqabın doğranması
# İnteqral dövrə qablaşdırılması
#* Kristalın bərkidilməsi — Kristal, keçirici pasta və ya xüsusi bərkidici örtük vasitəsilə metal çərçivəyə bərkidilir.
#* İnteqral sxemlərin birləşdirilməsi — Naqilli birləşdirmə, termo-sonik birləşdirmə, çevrilmiş kristal və ya lentli avtomatlaşdırılmış birləşdirmə.
#* IC kapsullaşdırılması və ya inteqral istilik paylayıcının quraşdırılması
#** Qəlibə salma — Termal genişlənməni idarə etmək üçün tərkibində şüşə tozu olan xüsusi plastik qəlibləmə materialından istifadə edilir.
#** Bişirmə
#** Elektroörtmə — Lehimləməni asanlaşdırmaq üçün mis çıxışların üzəri qalayla örtülür.
#** Lazerlə markalanma və ya ipək-ekran çapı
#** Kəsmə və formalandırma — Metal çərçivələri bir-birindən ayırır və çıxış iynələrini çap dövrə boşqabına bərkidilməsi üçün lazımi formaya salır.
# İnteqral dövrənin sınağı

## Çirklənmə və qüsurların qarşısının alınması
Elektron komponentlərin ölçüləri təxminən 10 mikrometrdən xeyli böyük olduğu dövrlərdə, yarımkeçiricilərin təmizliyi cihaz istehsalında bugünkü qədər böyük problem deyildi. 1960-cı illərdə işçilər yarımkeçirici cihazlar üzərində gündəlik küçə geyimlərində işləyə bilirdilər. Cihazlar daha çox inteqrasiya olunduqca (kiçildikcə), təmiz otaqlar daha da təmiz olmalıdır. Bu gün istehsalat zavodları, boşqabların üzərinə çökərək qüsurlara səbəb ola biləcək ən kiçik hissəcikləri belə kənarlaşdırmaq üçün filtrlənmiş hava ilə təzyiqləndirilir. Yarımkeçirici təmiz otaqlarının tavanlarında havanı daim dəyişmək və filtrləmək üçün müntəzəm fasilələrlə ventilyator filtr qurğuları (FFU) yerləşdirilir; yarımkeçirici istehsal avadanlıqlarının da öz FFU-ları ola bilər ki, bu da avadanlığın EFEM (Equipment Front End Module) hissəsindəki havanı təmizləyir və boşqabların FOUP (Front Opening Unified Pod) konteynerlərində qəbul edilməsinə imkan verir. Barmaqlıqlı yüksəldilmiş döşəmələrlə birlikdə istifadə olunan FFU-lar, laminat hava axınını təmin etməyə kömək edir; bu isə hissəciklərin turbulentlik səbəbindən havada asılı qalmadan dərhal döşəməyə endirilməsini təmin edir. Yarımkeçirici istehsalı müəssisəsinin işçilərindən cihazları insan qaynaqlı çirklənmədən qorumaq üçün xüsusi təmiz otaq kostyumları geyinmək tələb olunur. Məhsuldarlığı artırmaq üçün FOUP-lar və istehsal avadanlıqları ISO Class 1 səviyyəsində tozsuz mini-mühitə, FOUP-lar isə daha təmiz mikro-mühitə malik ola bilər. FOUP və SMIF podları boşqabları təmiz otaqdakı havadan təcrid edir və beləliklə, toz hissəciklərinin yaratdığı qüsurların sayını azaldaraq məhsuldarlığı artırır. Həmçinin, fabriklərdə təmiz otağın mühitini daha asan saxlamaq üçün otaqda mümkün qədər az insan olur; çünki insanlar xüsusi kostyum geyinsələr də, xüsusilə yeriyərkən külli miqdarda mikroskopik hissəciklər yayırlar.

## Yarımkeçirici boşqab

Tipik bir yarımkeçirici boşqab, Çoxralski prosesi vasitəsilə diametri 300 mm-ə qədər (12 düymdən bir qədər az) olan monokristal silindrik külçələr şəklində yetişdirilən olduqca təmiz silisiumdan hazırlanır. Bu külçələr daha sonra təxminən 0,75 mm qalınlığında boşqablara kəsilir və çox hamar, düz bir səth əldə etmək üçün cilalanır. İstehsal prosesi zamanı boşqablar tez-tez partiyalar halında qruplaşdırılır; bu partiyalar yarımkeçirici boşqab daşıyıcıları olan FOUP, SMIF və ya boşqab kasetləri ilə təmsil olunur. FOUP və SMIF-lər zavod daxilində maşınlar və avadanlıqlar arasında avtomatlaşdırılmış OHT (Overhead Hoist Transport) və AMHS (Automated Material Handling System) sistemləri ilə daşına bilər. SMIF və FOUP-lardan başqa, boşqab kasetləri boşqab qutusuna və ya boşqab daşıma qutusuna da yerləşdirilə bilər.

## Emal
Yarımkeçirici cihazların istehsalında müxtəlif emal mərhələləri dörd ümumi kateqoriyaya bölünür: çökdürmə, kənarlaşdırma (təmizləmə), naxışsalma və elektrik xüsusiyyətlərinin dəyişdirilməsi.

* Çökdürmə — materialın yarımkeçirici boşqab üzərində böyüdülməsi, örtülməsi və ya hər hansı digər üsulla köçürülməsi ilə bağlı hər hansı bir prosesdir. Mövcud texnologiyalara digərləri ilə yanaşı fiziki buxar çökdürülməsi, kimyəvi buxar çökdürülməsi, elektrokimyəvi çökdürmə, molekulyar şüa epitaksiyası və son vaxtlar daha çox tətbiq edilən atom qatının çökdürülməsi daxildir. Çökdürmə prosesini termik oksidləşmə və ya daha konkret olaraq LOCOS vasitəsilə oksid təbəqəsinin yaradılmasını da əhatə edən bir anlayış kimi qəbul etmək olar.
* Kənarlaşdırma (təmizləmə) — materialın yarımkeçirici boşqabın üzərindən çıxarıldığı hər hansı bir prosesdir; aşındırma prosesləri (istər yaş, istərsə də quru) və kimyəvi-mexaniki cilalanma buna misaldır.
* Naxışsalma — çökdürülmüş materialların formalaşdırılması və ya dəyişdirilməsidir və bu proses ümumi şəkildə litoqrafiya adlanır. Məsələn, ənənəvi litoqrafiyada yarımkeçirici boşqab "fotorezist" adlanan kimyəvi maddə ilə örtülür; daha sonra "alyayner" və ya "stepper" adlanan cihaz qısa dalğalı işıqdan istifadə edərək maska təsvirini boşqabın üzərinə fokuslayır; ("pozitiv" rezist üçün) işığa məruz qalan nahiyələr aşkaredici məhlul vasitəsilə yuyulub təmizlənir. Daha sonra yarımkeçirici boşqab aşındırma prosesindən keçir və burada maska ilə qorunmayan materiallar kənarlaşdırılır. Kənarlaşdırma və ya digər emal proseslərindən sonra qalan fotorezist "quru" təmizləmə (plazma külü halına salma) və ya "yaş" rezist təmizləyici kimyəvi maddələrlə silinir. Yaş aşındırma 1960 və 1970-ci illərdə geniş istifadə olunurdu, lakin 10 mikrondan 3 mikrona qədər olan texnoloji ölçülərdən başlayaraq quru/plazma aşındırma ilə əvəz olundu. Bunun səbəbi yaş aşındırmanın "undercut" (maska qatlarının və ya naxışlı rezist qatlarının altını oyma) yaratmasıdır. Hazırda quru aşındırma dominant aşındırma texnikasına çevrilmişdir.
* Elektrik xüsusiyyətlərinin dəyişdirilməsi tarixən tranzistor mənbələrinin, drenajlarının və polislisiumun aşqarlanmasını əhatə etmişdir. Aşqarlama, elektrik xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün yarımkeçirici materialın atom quruluşuna aşqarların daxil edilməsindən ibarətdir. Başlanğıcda, boşqabların aşqarlanması üçün 900-1200 °C temperaturda, tərkibində aşqarlar olan qazlarla işləyən sobalarda termal diffuziyadan istifadə olunurdu və ion implantasiyasına qarşı müqavimət var idi, çünki bu, hələ də ayrı bir soba tələb edirdi. Lakin ion implantasiyası çiplərin istehsalı zamanı nəticələrin daha yaxşı təkrar istehsalını təmin etdiyi üçün nəhayət 1970-ci illərdə üstünlük qazandı. Bununla belə, diffuziya hələ də silisium fotovoltaik elementlərin istehsalı üçün istifadə olunur. Yarımkeçirici cihazların kənar atomlara qarşı yüksək həssaslığı səbəbindən ion implantasiyası praktikdir, çünki ion implantasiyası çox sayda atom yerləşdirmir. İon implantasiyası ilə aşqarlama proseslərindən sonra aşqarları aktivləşdirmək üçün soba tavlaması və ya qabaqcıl cihazlarda sürətli termal tavlama (RTA) tətbiq olunur. Tavlama əvvəlcə 500-700 °C temperaturda aparılırdı, lakin sonradan bu göstərici 900-1100 °C-yə qədər artırıldı. İmplantasiya qurğuları həm eyni vaxtda bir boşqabı, həm də fırlanan disk üzərində quraşdırılmış 17-yə qədər boşqabı emal edə bilər.
Yarımkeçiricilərin istehsalında resept, istehsal prosesinin müəyyən bir mərhələsində yarımkeçirici boşqabın konkret maşın tərəfindən emal ediləcəyi şərtlərin siyahısıdır. Proses dəyişkənliyi yarımkeçiricilərin emalında bir problemdir; belə ki, bu zaman yarımkeçirici boşqablar bərabər şəkildə emal olunmur və ya boşqab üzərində aparılan proseslərin keyfiyyəti və ya səmərəliliyi boşqab səthi boyunca eyni olmur.

### FeOL (xəttin ön ucu) emalı
Yarımkeçirici boşqab emalı FEOL və BEOL mərhələlərinə bölünür. FEOL emalı tranzistorların birbaşa silisium daxilində formalaşdırılmasına aiddir. Xam boşqab, epitaksiya vasitəsilə ultra-təmiz, faktiki olaraq qüsursuz bir silisium layının yetişdirilməsi ilə mühəndislik süzgəcindən keçirilir. Ən qabaqcıl məntiq qurğularında, silisium epitaksiyası addımından əvvəl, qurulacaq tranzistorların performansını artırmaq üçün müəyyən üsullardan istifadə olunur. Metodlardan biri, silisium-germanium (SiGe) kimi silisium variantının çökdürüldüyü bir gərginləşdirmə mərhələsinin tətbiqini nəzərdə tutur. Epitaksial silisium çökdürüldükdən sonra kristal qəfəs bir qədər gərilir və bu, elektron mobilliyinin yaxşılaşması ilə nəticələnir. İzolyator üzərində silisium (SOI) texnologiyası adlanan digər üsul isə, xam silisium boşqab ilə sonrakı nazik epitaksial silisium qatı arasında izolyasiyaedici təbəqənin yerləşdirilməsini əhatə edir. Bu üsul, parazit təsirləri azaldılmış tranzistorların yaradılmasına imkan verir. Yarımkeçirici avadanlıqlar, boşqabları çökdürmə və aşındırma kimi proseslərdən keçirən bir neçə kameraya malik ola bilər. Bir çox avadanlıq, prosesə nəzarəti təkmilləşdirmək üçün bu kameralar arasında boşqabları daxili azot və ya vakuum mühitində idarə edir. Tarixən boşqabların təmizlənməsi və aşındırılması üçün tərkibində kimyəvi məhlullar olan çənləri olan yaş skamyalardan (wet benches) istifadə edilmişdir.

90 nm-lik düyün nöqtəsində, tranzistorda silisium-germanium tərkibli bölgələrin tətbiqi vasitəsilə PMOS tranzistorlarında işəsalma cərəyanını yaxşılaşdırmaq üçün gərginlik mühəndisliyi ilə hazırlanmış tranzistor kanalları təqdim edildi. Eyni proses 20 nm-lik düyündə NMOS tranzistorları üçün də həyata keçirildi.

2007-ci ildə Intel tərəfindən 45 nm-lik düyündə HKMG (yüksək k/metal qapı) tranzistorları təqdim edildi. Bu texnologiya, 1970-ci illərdə metal qapı (alüminium qapı) texnologiyasını əvəz etmiş polisisium qapıları əvəzlədi. Hafnium oksid (HfO2​) kimi yüksək-k dielektriklər, tranzistorların ölçülərinin kiçilməsinə (skalalaşmasına) imkan verməklə yanaşı, tranzistordakı böyük miqdarda sızma cərəyanının qarşısını almaq üçün silisium oksinitridi (SiON) əvəz etdi. Lakin, HfO2​ polisisium qapılarla uyğun gəlmir; o, metal qapıdan istifadəni tələb edir. İstehsalatda iki yanaşma tətbiq olunmuşdur: öncə-qapı və sonra-qapı. "Öncə-qapı" yanaşması yüksək-k dielektrikin, daha sonra isə iş funksiyası tranzistorun NMOS və ya PMOS olmasından asılı olan tantal nitrid kimi qapı metalının çökdürülməsindən, polisisiumun çökdürülməsindən, qapı xəttinin naxışlanmasından (patterning), mənbə və drenajın ion implantasiyasından, aşqar tavlamasından və həm polisisiumun, həm də mənbə və drenajın silisidləşməsindən ibarətdir. DRAM yaddaşlarında bu texnologiya ilk dəfə 2015-ci ildə qəbul edilmişdir.

"Sonra-qapı" prosesi, ilk növbədə yüksək-k (High−κ) dielektrikin çökdürülməsindən, müvəqqəti qapıların yaradılmasından, ion çökdürülməsi və aşqar tavlaması vasitəsilə mənbə və drenajların istehsalından, "səviyyələrarası dielektrik" təbəqəsinin çökdürülməsindən və cilalanmasından, daha sonra isə müvəqqəti qapıların çıxarılaraq yerinə iş funksiyası tranzistorun NMOS və ya PMOS olmasından asılı olan metalla əvəz edilməsindən (beləliklə metal qapının yaradılmasından) ibarət idi. Üçüncü bir proses olan tam silisidləşmə (FUSI), istehsal problemlərinə görə davam etdirilmədi. "Öncə-qapı" yanaşması 22 nm/20 nm düyün nöqtəsində dominantlıq qazandı. HKMG texnologiyası planar tranzistorlardan FinFET və nano-təbəqəli tranzistorlarda istifadə üçün genişləndirildi. Hafnium oksid əvəzinə hafnium silisium oksinitrid də istifadə edilə bilər.

16 nm/14 nm düyün nöqtəsindən bəri, yarımkeçirici boşqabın emalında digər aşındırma üsullarından daha yüksək dəqiqlik təmin etdiyi üçün Atom Laylı Aşındırma (ALE) getdikcə daha çox istifadə olunur. İstehsalatda materialları tək istiqamətli çıxaran və şaquli divarlı strukturlar yaradan plazma ALE-dən geniş istifadə edilir. Termal ALE isə materialları izotropik olaraq — eyni anda hər tərəfə — çıxarmaq üçün istifadə edilə bilər, lakin onun şaquli divarlar yaratmaq imkanı yoxdur. Plazma ALE ilkin olaraq tranzistorlardakı kontaktların aşındırılması üçün qəbul edilmişdi və 7 nm-lik düyündən bəri tranzistor strukturlarını aşındıraraq formalaşdırmaq üçün də tətbiq olunur.

#### Qapı oksidi və implantlar
Yarımkeçirici boşqabın ön-səth mühəndisliyindən sonra qapı dielektrikinin (ənənəvi olaraq silisium dioksid) yetişdirilməsi, qapının naxışlanması, mənbə və drenaj bölgələrinin naxışlanması və ardınca arzu olunan tamamlayıcı elektrik xassələrini əldə etmək üçün aşqarların implantasiyası və ya diffuziyası həyata keçirilir. Dinamik operativ yaddaş (DRAM) qurğularında yaddaş kondansatörləri də bu mərhələdə, adətən giriş tranzistorunun üzərində üst-üstə yığılmış şəkildə hazırlanır (artıq fəaliyyət göstərməyən DRAM istehsalçısı "Qimonda", bu kondansatorları silisium səthinin dərinliklərinə aşındırılmış xəndəklər vasitəsilə tətbiq edirdi).

### BeOL (xəttin arxa ucu) emalı

#### Metal qatlar
BEoL texnologiyası 1995-ci ildən bəri 350 nm və 250 nm texnoloji proseslərdə (0,35 və 0,25 mikron düyünlərində) istifadə olunur; eyni zamanda, kimyəvi-mexaniki cilalama üsulu da tətbiq edilməyə başlanmışdır. O vaxtlar, əlaqələndirmə üçün 2 metal qat (həmçinin metallizasiya adlanırdı) ən müasir texnologiya hesab olunurdu.

22 nm texnoloji düyündən bəri bəzi istehsalçılar transistörləri BEoL prosesində hazırlanan digər birləşmələrə bağlayan xəttin ortası adlı yeni bir proses əlavə etmişlər. MOL adətən volfram əsaslıdır və yuxarı həmçinin aşağı laylardan ibarətdir: aşağı lay transistörlərin qovşaqlarını birləşdirir, yuxarı lay isə transistörləri interkonnektə bağlayan volfram tıxac rolunu oynayır. Intel 10 nm düyünündə transistör sıxlığını artırmaq üçün transistörün kontaktını qapıya yaxın yerləşdirmək əvəzinə, birbaşa qapının üzərinə qoyan aktiv qapı üzərində kontakt texnologiyasını tətbiq etmişdir.

#### İnterkonnektlər

Tarixən metal naqillər alüminiumdan ibarət olmuşdur. Naqillərin çəkilməsi üçün istifadə olunan bu yanaşmada (çox vaxt "çıxarılan alüminium" metodu adlanır), əvvəlcə alüminium təbəqələri çökdürülür, naxışlanır və sonra aşındırılaraq izolyasiya edilmiş naqillər saxlanılır. Daha sonra isə açıq qalan naqillərin üzərinə dielektrik material çökdürülür. Müxtəlif metal təbəqələri izolyasiya materialında deşiklər (bunlara "vias" deyilir) aşındırmaqla və sonra volfram-heksaftoriddən istifadə edərək CVD texnikası vasitəsilə həmin deşiklərə volfram çökdürülməsi ilə bir-biri ilə əlaqələndirilir. Bu yanaşma hələ də dinamik operativ yaddaş (DRAM) kimi bir çox yaddaş çiplərinin istehsalında istifadə oluna bilər (və tez-tez istifadə olunur), çünki burada interkonnekt səviyyələrinin sayı az olur (dörddən çox olmur). Rekristallaşmanın qarşısını almaq üçün alüminium bəzən mislə lehimlənirdi. Həmçinin, ilk çiplərdə interkonnektlər üçün qızıldan da istifadə olunmuşdur.

Son dövrlərdə, müasir mikroproprosessorlarda bir-birinə qoşulan tranzistorların sayının kəskin artması nəticəsində məntiqi elementlər üçün birləşdirici səviyyələrin sayı əhəmiyyətli dərəcədə çoxalmışdır. Naqillərdəki zaman gecikməsi o qədər kritik həddə çatmışdır ki, bu, naqil materialının dəyişdirilməsinə (alüminiumdan mis birləşdirici qatlara) və eyni zamanda dielektrik materialın yenilənməsinə (silisium-dioksiddən daha yeni "aşağı-k" izolyatorlara) səbəb olmuşdur. Bu performans artımı həmçinin emal mərhələlərini azaldan damaskin texnologiyası sayəsində xərclərin aşağı düşməsi ilə müşayiət olunur. Birləşdirici səviyyələrin sayı artdıqca, sonrakı litoqrafiya mərhələsindən əvvəl düz bir səth təmin etmək üçün əvvəlki qatların planarlaşdırılması (hamarlanması) tələb olunur. Bu proses olmadan səviyyələr getdikcə əyri-üyrü olar, mövcud litoqrafiyanın fokus dərinliyindən kənara çıxar və beləliklə, naxışların formalaşdırılmasına mane olardı. CMP (kimyəvi-mexaniki planarlaşdırma) bu cür hamarlığa nail olmaq üçün əsas emal üsuludur; lakin birləşdirici səviyyələrin sayı üçdən çox olmadıqda bəzən hələ də quru aşındırma (dry etch back) metodundan istifadə edilir. Mis birləşdiricilər, misin ətraf mühitə sızmasının ("zəhərləməsinin") qarşısını almaq üçün çox vaxt tantal-nitriddən hazırlanan elektrik keçirici baryer qatından istifadə edir. 1997-ci ildə IBM mis birləşdiriciləri tətbiq edən ilk şirkət olmuşdur.

2014-cü ildə Applied Materials şirkəti 22nm düyünlərində birləşdiricilər üçün kobaltın istifadəsini təklif etdi. Bu texnologiyada elektromiqrasiyanın qarşısını almaq üçün mis birləşdiricilərin kobaltla kapsullaşdırılması nəzərdə tutulur. Kobalt bu tətbiqdə tantal-nitridi əvəz edir, çünki tantal-nitrid lazımi effekti vermək üçün kobaltdan daha qalın təbəqə tələb edir.

## Yarımkeçirici boşqab metrologiyası
Yarımkeçirici boşqab emalının yüksək dərəcədə ardıcıl (seriyalı) xüsusiyyəti müxtəlif emal mərhələləri arasında metrologiyaya (ölçmə işlərinə) olan tələbatı artırmışdır. Məsələn, ellipsometriya və ya reflektometriyaya əsaslanan nazik təbəqə metrologiyası həm qapı oksidinin (gate oxide) qalınlığını, həm də fotorezistin və digər örtüklərin qalınlığını, sındırma əmsalını və ekstinksiya (udulma) əmsalını ciddi nəzarətdə saxlamaq üçün istifadə olunur. Yarımkeçirici boşqab metrologiya avadanlıqları və ya boşqab təftiş alətləri, sınaq mərhələsinə qədər boşqabların əvvəlki emal addımlarında zədələnmədiyini yoxlamaq üçün tətbiq edilir; əgər bir boşqab üzərindəki həddindən artıq çox kristal sıradan çıxıbsa, növbəti emal xərclərindən qaçmaq üçün bütün boşqab yararsız hesab edilərək kənarlaşdırılır. Virtual metrologiya isə fiziki ölçməni həyata keçirmədən, statistik metodlar vasitəsilə boşqabın xüsusiyyətlərini proqnozlaşdırmaq üçün istifadə olunur.

## Yoxlanılma mərhələsi
Ön uc prosesi başa çatdıqdan sonra, yarımkeçirici cihazlar və ya çiplər düzgün işləyib-işləmədiklərini müəyyən etmək üçün müxtəlif elektrik sınaqlarından keçirilir. Yarımkeçirici boşüsb üzərindəki düzgün işləyən cihazların faiz nisbəti məhsuldarlıq adlanır. İstehsalçılar adətən öz məhsuldarlıq göstəricilərini gizli saxlayırlar, lakin bu göstərici bəzən 30% qədər aşağı ola bilər; bu isə o deməkdir ki, boşqabdakı çiplərin yalnız 30%-i nəzərdə tutulduğu kimi işləyir. Proses dəyişkənliyi aşağı məhsuldarlığın bir çox səbəbindən yalnız biridir. Sınaqlar, nasaz çiplərin nisbətən baha başa gələn korpuslara (packages) yığılmasının qarşısını almaq üçün həyata keçirilir.

Məhsuldarlıq tez-tez cihazın (kristal və ya çipin) ölçüsü ilə əlaqəli olsa da, bu həmişə mütləq deyil. Nümunə olaraq, 2019-cu ilin dekabrında TSMC şirkəti, kristal ölçüsü 17.92 mm2 olan 5nm-lik test çipləri üçün orta məhsuldarlığın ~80%, yarımkeçirici boşqab başına pik məhsuldarlığın isə 90%-dən çox olduğunu elan etdi. Kristal ölçüsü 100 mm2-ə qədər artdıqda isə məhsuldarlıq 32%-ə düşdü. Kristal ölçüsündən asılı olmayaraq, bir yarımkeçirici boşqab üzərindəki "qatil qüsurların" sayı, boşqabın vahid sahəsinə (adətən cm2) düşən qüsur sıxlığı (D0​) kimi qeyd edilə bilər.

## Qurğunun məhsuldarlığı
Məhsuldarlığı (yield) qiymətləndirmək üçün bir neçə modeldən istifadə olunur. Bunlar Mörfi, Puasson, binomial, Mur və Sids modelləridir. Universal bir model mövcud deyil; model faktiki məhsuldarlıq paylanmasına (qüsurlu çiplərin yerləşdiyi yerə) əsasən seçilməlidir. Məsələn, Merfi modeli məhsuldarlıq itkisinin daha çox yarımkeçirici boşqabın kənarlarında baş verdiyini (işləməyən çiplərin boşqabın kənarlarında cəmləşdiyini), Puasson modeli qüsurlu kristalların yarımkeçirici boşqab boyu nisbətən bərabər paylandığını, Sids modeli isə qüsurlu kristalların qruplar şəklində bir yerə toplandığını fərz edir.

Daha kiçik kristallar daha ucuz başa gəlir (çünki bir yarımkeçirici boşqaba daha çox sayda kristal yerləşir, boşqablar isə bütöv şəkildə emal olunur və qiymətləndirilir). Eyni zamanda, kiçik kristallar daha yüksək məhsuldarlıq əldə etməyə kömək edə bilər, çünki boşqab üzərindəki səth sahələri az olduqca, onlarda qüsur yaranma ehtimalı da azalır. Lakin kiçik kristalların böyük kristallarla eyni funksiyanı yerinə yetirməsi və ya onları üstələməsi üçün daha kiçik elementlərə (features) ehtiyac var. Kiçik elementlər isə yüksək məhsuldarlığı qorumaq üçün proses dəyişkənliyinin azaldılmasını və təmizliyin artırılmasını (çirklənmənin minimuma endirilməsini) tələb edir. Metrologiya alətləri istehsal prosesi zamanı yarımkeçirici boşqabları təftiş etmək və məhsuldarlığı proqnozlaşdırmaq üçün istifadə olunur. Beləliklə, həddindən artıq qüsurlu olacağı proqnozlaşdırılan boşqablar emal xərclərinə qənaət etmək məqsədilə kənarlaşdırıla bilər.

## Kristalın hazırlanması
Sınaqdan keçirildikdən sonra, yarımkeçirici boşqab adətən "backlap", "backfinish", "backgrind" və ya "boşqabın incəldilməsi" kimi tanınan proses vasitəsilə incəldilir. Bundan sonra boşqab cızılır və yarımkeçirici boşqab kəsimi adlanan proseslə fərdi kristallara bölünür. Yalnız yaxşı və qüsur nişanı olmayan çiplər qablaşdırılır (korpuslara yığılır).

## Paketlənmə
Qablaşdırılmış çiplər, qablaşdırma zamanı zədələnmədiklərindən və kristaldan-pinə birləşdirmə əməliyyatının düzgün yerinə yetirildiyindən əmin olmaq üçün yenidən sınaqdan keçirilir. Daha sonra lazer vasitəsilə çipin adı və nömrələri korpusun üzərinə həkk olunur. Kristalların sınaqdan keçirilməsi və qablaşdırılması, ardınca isə hazır qablaşdırılmış çiplərin yekun sınağı mərhələləri yarımkeçirici istehsalının arxa uc, post-fab, ATMP (Yığım, Sınaq, Markalanma və Qablaşdırma) və ya ATP (Yığım, Sınaq və Qablaşdırma) adlanır. Bu işlər yarımkeçirici zavodlarından ayrı olan OSAT (OutSourced Assembly and Test) şirkətləri tərəfindən həyata keçirilə bilər. Zavod isə yarımkeçirici istehsalının ön tərəf hissəsinə aid olan fotolitoqrafiya və aşındırma kimi istehsal proseslərini yerinə yetirən şirkət və ya fabrikdir.

## Zəhərli materiallar
İstehsal prosesində bir çox toksik (zəhərli) materiallardan istifadə olunur. Bunlara daxildir:

* arsen, sürmə və fosfor kimi zəhərli elementar aşqarlar
* ion implantasiyası aşqarlanmasında istifadə olunan, tərkibində müvafiq olaraq arsen və fosfor olan arsin və fosfin kimi zəhərli birləşmələr; tranzistor birləşdiricilərində volframın CVD (kimyəvi buxar çökdürülməsi) üsulu ilə çökdürülməsində istifadə olunan volfram-heksaftorid; polislisiumun çökdürülməsi üçün istifadə olunan silan; monokristal silisium boşqabların hazırlanmasında tətbiq edilən Çoxralski prosesi üçün və ya fotovoltaik silisium üçün istifadə olunan yüksək saflıqlı polislisiumun yaradılmasında, yaxud silisium təbəqələrinin çökdürülməsində istifadə edilən trixlorsilan.
* aşındırma və təmizləmə proseslərində istifadə olunan hidrogen-peroksid, tüstülənən nitrat turşusu, sulfat turşusu və flüorid turşusu (hidrofluork turşusu) kimi yüksək reaktivliyə malik mayelər
İşçilərin bu təhlükəli maddələrlə birbaşa təmasda olmaması həyati əhəmiyyət kəsb edir. İnteqrasiya olunmuş dövrə istehsalı sənayesində geniş yayılmış yüksək dərəcəli avtomatlaşdırma, zəhərli maddələrə məruz qalma risklərini azaltmağa kömək edir. Müəssisələrin əksəriyyəti həm işçilər, həm də ətraf mühit üçün riskləri nəzarətdə saxlamaq məqsədilə nəm skrubberlər, yandırıcılar, qızdırılan uducu kartriclər və bu kimi işlənmiş qazların idarə edilməsi sistemlərindən istifadə edir.

## Ədəbiyyat

* 
* 

## İstinadlar