Hur gör integrerade kretsar

Tillkomsten av integrerade kretsar har gjort en verklig teknologisk revolution inom elektronik- och IT-industrin. Det verkar som att för bara några decennier sedan, för enkla elektroniska beräkningar, användes enorma rördatorer, ockuperade flera rum och till och med hela byggnader.

Dessa datorer innehöll många tusentals elektroniska lampor, som krävde kolossala elektriska krafter och speciella kylsystem för deras arbete. Idag ersätts de av datorer på integrerade kretsar.

I själva verket är en integrerad krets en enhet av många halvledarkomponenter i mikroskopisk storlek placerade på ett underlag och packade i ett miniatyrfall.

Ett modernt chip på storleken på en mänsklig spik kan innehålla flera miljoner dioder, transistorer, motstånd, anslutande ledare och andra komponenter inuti, som i gamla dagar skulle kräva utrymme för en ganska stor hangar för deras placering.

Du behöver inte gå långt för exempel, i7-processorn innehåller till exempel över tre miljarder transistorer på ett område på mindre än 3 kvadratcentimeter! Och detta är inte gränsen.

Därefter kommer vi att överväga grunden för processen för att skapa chips. Mikrokretsen bildas enligt plan (yt) teknik genom litografi. Detta innebär att den som sagt odlas från en halvledare på ett kiselsubstrat.

Det första steget är att framställa en tunn kiselskiva, som erhålls från en enkel kiselkisel genom att skära från ett cylindriskt arbetsstycke med en diamantbelagd skiva. Plattan är polerad under speciella förhållanden för att undvika föroreningar och damm.

Därefter oxideras plattan - den utsätts för syre vid en temperatur av cirka 1000 ° C för att på dess yta erhålla ett skikt av en stark dielektrisk film av kiseldioxid med en tjocklek på det erforderliga antalet mikron. Tjockleken på det således erhållna oxidskiktet beror på exponeringstiden för syre såväl som på substratets temperatur under oxidationen.

Därefter appliceras en fotoresist på kiseldioxidskiktet - en ljuskänslig komposition, som efter bestrålning upplöses i en specifik kemisk substans. En stencil placeras på fotoresisten - en fotomask med transparenta och ogenomskinliga områden. Sedan exponeras en platta med en fotoresist applicerad på den - den är upplyst med en källa för ultraviolett strålning.

Som ett resultat av exponeringen förändrar den delen av fotoresisten som var under de transparenta delarna av fotomasken dess kemiska egenskaper, och kan nu lätt tas bort tillsammans med kiseldioxid under den med speciella kemikalier, med hjälp av plasma eller annan metod - detta kallas etsning. I slutet av etsningen rengörs de oskyddade (upplysta) platserna på plattan för den exponerade fotoresisten och sedan av kiseldioxid.

Efter etsning och rening från den icke-upplysta fotoresisten av de delar av substratet på vilket kiseldioxid kvarstod, börjar de epitaxi - de applicerar lager av den önskade substansen en atom tjock på kiselskivan. Sådana lager kan appliceras så mycket som nödvändigt. Därefter upphettas plattan och diffusion av joner av vissa ämnen utförs för att erhålla p- och n-regioner. Bor används som acceptor och arsenik och fosfor används som givare.

I slutet av processen utförs metallisering med aluminium, nickel eller guld för att erhålla tunna ledande filmer som kommer att fungera som anslutande ledare för transistorer, dioder, motstånd som odlats på underlaget i tidigare steg, etc.På samma sätt matas ut kuddar för montering av mikrokretsen på kretskortet.

Se även: Legendariska analoga chips