Jak integrované obvody

Příchod integrovaných obvodů učinil skutečnou technologickou revoluci v elektronickém a IT průmyslu. Zdálo by se, že před několika desítkami let byly pro jednoduché elektronické výpočty použity obrovské trubkové počítače, zabírající několik místností a dokonce celé budovy.

Tyto počítače obsahovaly mnoho tisíc elektronických lamp, které vyžadovaly kolosální elektrické energie a speciální chladicí systémy pro jejich práci. Dnes jsou nahrazovány počítači na integrovaných obvodech.

Integrovaný obvod je ve skutečnosti soubor mnoha mikroskopických polovodičových součástí umístěných na substrátu a zabalených do miniaturního pouzdra.

Jeden moderní čip o velikosti lidského hřebíku může obsahovat několik milionů diod, tranzistorů, rezistorů, spojovacích vodičů a dalších součástí uvnitř, což by za starých časů vyžadovalo pro jejich umístění prostor poměrně velkého hangáru.

Například nemusíte jít daleko, například procesor i7 obsahuje více než tři miliardy tranzistorů na ploše menší než 3 centimetry čtvereční! A to není limit.

Dále se budeme zabývat základem procesu vytváření čipů. Mikroobvod je vytvořen podle rovinné (povrchové) technologie litografií. To znamená, že roste, jak to bylo, z polovodiče na křemíkovém substrátu.

Prvním krokem je příprava tenkého křemíkového plátu, který se získá z křemíkového monokrystalu řezáním z válcového obrobku pomocí kotouče potaženého diamantem. Deska je leštěna za zvláštních podmínek, aby se zabránilo kontaminaci a prachu.

Poté se destička oxiduje - vystaví se kyslíku při teplotě asi 1000 ° C, aby se získala vrstva trvanlivého dielektrického filmu z oxidu křemičitého s tloušťkou požadovaného počtu mikronů na jeho povrchu. Tloušťka takto získané oxidové vrstvy závisí na době působení kyslíku, jakož i na teplotě substrátu během oxidace.

Dále se na vrstvu oxidu křemičitého nanese fotorezist - fotocitlivá kompozice, která se po ozáření rozpustí ve specifické chemické látce. Na fotorezist je umístěna šablona - fotomask s průhlednými a neprůhlednými oblastmi. Poté se exponuje deska s naneseným fotorezistem - je osvětlena zdrojem ultrafialového záření.

V důsledku expozice mění ta část fotorezistu, která byla pod průhlednými částmi fotomaskoru, své chemické vlastnosti a nyní ji lze snadno odstranit spolu s oxidem křemičitým pod ní pomocí speciálních chemikálií pomocí plazmy nebo jinou metodou - to se nazývá leptání. Na konci leptání se nechráněná (osvětlená) místa desky očistí od exponovaného fotorezistu a poté od oxidu křemičitého.

Po leptání a očištění od neosvětleného fotorezistu těch částí substrátu, na kterých zůstal oxid křemičitý, začnou epitaxie - nanesou vrstvy křemíku na atom křemíku o tloušťku jednoho atomu. Takové vrstvy mohou být aplikovány, jak je to nutné. Poté se destička zahřeje a provede se difúze iontů určitých látek, aby se získaly oblasti p a n. Jako akceptor se používá bór a jako dárci se používají arsen a fosfor.

Na konci procesu se provede pokovování hliníkem, niklem nebo zlatem, aby se získaly tenké vodivé filmy, které budou působit jako spojovací vodiče pro tranzistory, diody, rezistory pěstované na substrátu v předchozích stupních atd.Stejným způsobem jsou vydávány podložky pro montáž mikroobvodu na desce s plošnými spoji.

Viz také: Legendární analogové čipy