Kuinka integroidut piirit?

Integroitujen piirien tulo on tehnyt todellisen teknisen vallankumouksen elektroniikka- ja IT-teollisuudessa. Vaikuttaa siltä, ​​että vain muutama vuosikymmen sitten yksinkertaisessa elektronisessa laskennassa käytettiin valtavia putketietokoneita, jotka käyttivät useita huoneita ja jopa kokonaisia ​​rakennuksia.

Nämä tietokoneet sisälsivät tuhansia elektronisia valaisimia, jotka vaativat työssään valtavia sähkötehoja ja erityisiä jäähdytysjärjestelmiä. Nykyään ne korvataan integroitujen piirien tietokoneilla.

Itse asiassa integroitu piiri on kokoonpano monista mikroskooppikokoisista puolijohdekomponenteista, jotka on asetettu substraatille ja pakattu pienoiskoossa.

Yksi nykyaikainen siru, joka on ihmisen kynsikokoinen, voi sisältää useita miljoonia diodeja, transistoreita, vastuksia, kytkentäjohtimia ja muita komponentteja sisällä, mikä vanhanaikaisesti edellyttäisi melko suuren hallin tilaa niiden sijoittamiseksi.

Sinun ei tarvitse mennä kauas esimerkkeihin, esimerkiksi i7-prosessori sisältää yli kolme miljardia transistoria, joiden pinta-ala on alle 3 neliö senttimetriä! Eikä tämä ole raja.

Seuraavaksi tarkastelemme sirujen luomisprosessin perustaa. Mikropiiri muodostetaan tasomaisen (pinta) tekniikan mukaan litografialla. Tämä tarkoittaa, että se on sellaisenaan kasvanut piisubstraatin puolijohteesta.

Ensimmäinen vaihe on valmistaa ohut piikiekko, joka saadaan silikonin yksittäisistä kiteistä leikkaamalla lieriömäisestä työkappaleesta timanttipinnoitetulla levyllä. Levy on kiillotettu erityisolosuhteissa saastumisen ja pölyn välttämiseksi.

Sen jälkeen levy hapetetaan - se altistetaan hapelle noin 1000 ° C: n lämpötilassa, jotta sen pinnalle saadaan kerros vahvaa eristävää piidioksidikalvoa, jonka paksuus on vaadittu määrä mikroneja. Näin saadun oksidikerroksen paksuus riippuu altistumisesta happea, samoin kuin substraatin lämpötilasta hapettumisen aikana.

Seuraavaksi valoresisti levitetään piidioksidikerrokseen - valoherkkä koostumus, joka säteilytyksen jälkeen liukenee tiettyyn kemialliseen aineeseen. Valoresistille asetetaan kaavain - valomaski, jolla on läpinäkyvät ja läpinäkymättömät alueet. Sitten paljastetaan levy, jolle on levitetty fotoresisti - sitä valaistaan ​​ultraviolettisäteilylähteellä.

Valotuksen seurauksena se osa valoresististä, joka oli fotomaskin läpinäkyvien alueiden alla, muuttaa kemiallisia ominaisuuksiaan, ja se voidaan nyt helposti poistaa sen alapuolella olevan piidioksidin kanssa erityiskemikaaleilla, käyttämällä plasmaa tai muuta menetelmää - tätä kutsutaan syövytykseksi. Syövytyksen lopussa kiekon suojaamattomat (valaistut) paikat puhdistetaan paljaasta valoresististä ja sitten piidioksidista.

Sen jälkeen kun substraatin osat, joihin piidioksidi jäi, etsauksen ja puhdistamattomana valoresististä puhdistamisen jälkeen, alkavat epitaksi - ne levittävät halutun aineen kerrokset yhden atomin paksuisiksi piikiekkoon. Tällaisia ​​kerroksia voidaan levittää niin paljon kuin tarvitaan. Seuraavaksi levy lämmitetään ja tiettyjen aineiden ionien diffuusio suoritetaan p- ja n-alueiden saamiseksi. Booria käytetään vastaanottajana, ja arseenia ja fosforia käytetään luovuttajina.

Prosessin lopussa metallointi suoritetaan alumiinilla, nikkelillä tai kullalla, jolloin saadaan ohuita johtavia kalvoja, jotka toimivat kytkentäjohtimina transistoreille, diodeille, vastuksille, jotka on kasvatettu substraatissa aiemmissa vaiheissa jne.Samalla tavalla tulostetaan tyynyjä mikropiirin asentamiseksi piirilevylle.

Katso myös: Legendaariset analogiset sirut