Kā notiek integrētās shēmas

Integrēto shēmu parādīšanās ir veikusi īstu tehnoloģisku revolūciju elektronikas un IT nozarē. Varētu šķist, ka tikai pirms dažām desmitgadēm vienkāršiem elektroniskiem aprēķiniem tika izmantoti milzīgi cauruļu datori, kas aizņēma vairākas telpas un pat veselas ēkas.

Šajos datoros bija daudz tūkstošu elektronisko lampu, kuru darbam bija vajadzīgas kolosālas elektriskās jaudas un īpašas dzesēšanas sistēmas. Mūsdienās tos aizvieto datori integrētajās shēmās.

Faktiski integrētā shēma ir daudzu mikroskopiska izmēra pusvadītāju komponentu komplekts, kas novietots uz pamatnes un iesaiņots miniatūrā apvalkā.

Viena mūsdienu mikroshēma, kuras izmērs ir cilvēka nags, var saturēt vairākus miljonus diožu, tranzistoru, rezistoru, savienojošos vadītājus un citas sastāvdaļas iekšpusē, kurām vecajās dienās to izvietošanai būtu nepieciešama diezgan liela angāra telpa.

Jums nav tālu jāmeklē piemēri, piemēram, i7 procesorā ir vairāk nekā trīs miljardi tranzistoru, kuru laukums ir mazāks par 3 kvadrātcentimetriem! Un tā nav robeža.

Tālāk mēs apsvērsim mikroshēmu izveides procesa pamatu. Mikroshēma tiek veidota pēc planētas (virsmas) tehnoloģijas ar litogrāfiju. Tas nozīmē, ka tas it kā ir audzēts no pusvadītāja uz silīcija substrāta.

Pirmais solis ir plāna silīcija vafeļa sagatavošana, ko iegūst no viena silīcija kristāla, izgriežot no cilindriskas sagataves, izmantojot disku, kas pārklāts ar dimantu. Plāksne ir pulēta īpašos apstākļos, lai izvairītos no piesārņojuma un putekļiem.

Pēc tam plāksne tiek oksidēta - tā tiek pakļauta skābeklim apmēram 1000 ° C temperatūrā, lai uz tās virsmas iegūtu spēcīga silīcija dioksīda dielektriskās plēves slāni ar vajadzīgā mikronu skaita biezumu. Šādi iegūtā oksīda slāņa biezums ir atkarīgs no skābekļa iedarbības laika, kā arī no pamatnes temperatūras oksidācijas laikā.

Pēc tam uz silīcija dioksīda slāni tiek uzklāts fotorezistors - gaismjutīgs sastāvs, kas pēc apstarošanas izšķīst īpašā ķīmiskajā vielā. Uz fotorezistora ir uzlikts trafarets - fotomaska ​​ar caurspīdīgiem un necaurspīdīgiem laukumiem. Pēc tam tiek pakļauta plāksne ar tai uzliktu fotorezistu - tas tiek apgaismots ar ultravioletā starojuma avotu.

Iedarbības rezultātā tā fotorezistora daļa, kas atradās zem fotomaskas caurspīdīgajiem apgabaliem, maina savas ķīmiskās īpašības, un tagad to var viegli noņemt kopā ar silīcija dioksīdu zem tā ar īpašām ķīmiskām vielām, izmantojot plazmu vai citu metodi - to sauc par kodināšanu. Kodināšanas beigās plāksnes neaizsargātās (izgaismotās) vietas notīra no pakļautā fotorezistora un pēc tam no silīcija dioksīda.

Pēc pamatnes, uz kuras palika silīcija dioksīds, kodināšanas un attīrīšanas no neapgaismota fotorezistora, tās sāk epitaksi - tās uz silīcija vafeles uzliek vēlamās vielas slāņus viena atoma biezumā. Šādus slāņus var uzklāt tik daudz, cik nepieciešams. Pēc tam plāksni uzkarsē un veic noteiktu vielu jonu difūziju, lai iegūtu p un n-reģionus. Bors tiek izmantots kā akceptors, un arsēns un fosfors tiek izmantoti kā donori.

Procesa beigās metalizāciju veic ar alumīniju, niķeli vai zeltu, lai iegūtu plānas vadītspējīgas plēves, kas darbosies kā savienojošie vadītāji tranzistoriem, diodēm, rezistoriem, kas iepriekšējos posmos audzēti uz pamatnes utt.Tādā pašā veidā tiek izvadīti spilventiņi mikroshēmas montāžai uz iespiedshēmas plates.

Skatīt arī: Leģendārie analogie čipi