Kaip veikia integriniai grandynai

Integrinių grandynų atsiradimas padarė tikrą technologinę revoliuciją elektronikos ir IT pramonėje. Atrodytų, kad tik prieš kelis dešimtmečius paprastiems elektroniniams skaičiavimams buvo naudojami didžiuliai vamzdžių kompiuteriai, užimantys keletą kambarių ir net ištisus pastatus.

Šiuose kompiuteriuose buvo daugybė tūkstančių elektroninių lempų, kurių darbui atlikti reikėjo didelių elektros energijos ir specialių aušinimo sistemų. Šiandien juos keičia kompiuteriai, esantys integruotose grandinėse.

Tiesą sakant, integruota grandinė yra daugelio mikroskopinio dydžio puslaidininkių komponentų rinkinys, padėtas ant pagrindo ir supakuotas miniatiūriniame dėkle.

Vienoje šiuolaikinėje mikroschemoje, kurios dydis yra žmogaus nagas, gali būti keli milijonai diodų, tranzistorių, rezistorių, jungiamųjų laidininkų ir kitų komponentų, kurių viduje seniau reikėdavo gana didelio angaro.

Jums nereikia toli ieškoti pavyzdžių, pavyzdžiui, „i7“ procesoriuje yra daugiau nei trys milijardai tranzistorių, kurių plotas mažesnis nei 3 kvadratiniai centimetrai! Ir tai nėra riba.

Toliau mes apsvarstysime lustų kūrimo proceso pagrindą. Mikroschema formuojama pagal plokštuminę (paviršiaus) technologiją litografijos būdu. Tai reiškia, kad jis yra tarsi išaugęs iš puslaidininkio, esančio ant silicio pagrindo.

Pirmasis žingsnis yra paruošti ploną silicio plokštelę, kuri gaunama iš silicio monokristalų, išpjaunant iš cilindrinio ruošinio, naudojant deimantu dengtą diską. Plokštė šlifuojama specialiomis sąlygomis, kad būtų išvengta užteršimo ir dulkių.

Po to plokštelė oksiduojama - ji yra veikiama deguonies, esant maždaug 1000 ° C temperatūrai, kad būtų gautas patvarios dielektrinės silicio dioksido plėvelės sluoksnis, kurio paviršiuje būtų reikiamas mikronų skaičius. Tokiu būdu gauto oksido sluoksnio storis priklauso nuo deguonies veikimo laiko, taip pat nuo substrato temperatūros oksidacijos metu.

Toliau ant silicio dioksido sluoksnio dedamas fotorezistas - šviesai jautri kompozicija, kuri po švitinimo ištirpsta konkrečioje cheminėje medžiagoje. Ant fotorezisto uždedamas trafaretas - fotomask su skaidriomis ir nepermatomomis sritimis. Tada yra veikiama plokštė su fotorezistu, uždėtu ant jos - ji apšviečiama ultravioletinės spinduliuotės šaltiniu.

Dėl ekspozicijos ta fotorezisto dalis, esanti po skaidriomis fotomaskio dalimis, keičia savo chemines savybes, todėl dabar ją galima lengvai pašalinti kartu su silicio dioksidu, esančiu po juo, specialiomis cheminėmis medžiagomis, naudojant plazmą ar kitą metodą - tai vadinama ofortu. Baigus ėsdinimą neapsaugotos (apšviestos) plokštelės vietos nuvalomos nuo veikiamosios fotorezisto, o po to - nuo silicio dioksido.

Po substrato, ant kurio liko silicio dioksidas, ėsdinimo ir valymo iš neapšviesto fotorezisto paviršiaus, jie pradeda epitaksiją - ant silicio plokštelės užtepa norimos medžiagos sluoksnius, kurių vienas atomas yra stori. Tokie sluoksniai gali būti dedami tiek, kiek reikia. Tada plokštelė kaitinama ir tam tikrų medžiagų jonai difuzuojami, norint gauti p ir n sritis. Boras naudojamas kaip akceptorius, o arsenas ir fosforas naudojami kaip donorai.

Proceso pabaigoje metalizavimas atliekamas su aliuminiu, nikeliu ar auksu, kad būtų gautos plonos laidžios plėvelės, kurios veiks kaip tranzistorių, diodų, rezistorių, išaugintų ant substrato ankstesniuose etapuose, jungiamieji laidininkai ir kt.Tuo pačiu būdu išvedami įklotai, skirti pritvirtinti mikroschemą ant spausdintinės plokštės.

Taip pat žiūrėkite: Legendiniai analoginiai lustai