วิธีทำวงจรรวม

การถือกำเนิดของวงจรรวมทำให้การปฏิวัติทางเทคโนโลยีที่แท้จริงในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และไอที ดูเหมือนว่าจะมีเพียงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาสำหรับการคำนวณทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่ายคอมพิวเตอร์หลอดขนาดใหญ่ถูกนำมาใช้ครอบครองหลายห้องและแม้กระทั่งอาคารทั้งหมด

คอมพิวเตอร์เหล่านี้มีหลอดไฟอิเล็กทรอนิกส์หลายพันหลอดซึ่งต้องการพลังงานไฟฟ้ามหาศาลและระบบระบายความร้อนพิเศษสำหรับงานของพวกเขา วันนี้พวกเขาถูกแทนที่ด้วยคอมพิวเตอร์ในวงจรรวม

อันที่จริงวงจรรวมเป็นส่วนประกอบของสารกึ่งตัวนำขนาดเล็กที่วางบนพื้นผิวและบรรจุในกล่องขนาดเล็ก

ชิปที่ทันสมัยหนึ่งขนาดของเล็บมนุษย์สามารถมีไดโอดหลายล้านตัว, ทรานซิสเตอร์, ตัวต้านทาน, ตัวนำเชื่อมต่อและส่วนประกอบอื่น ๆ ภายในซึ่งในสมัยก่อนจะต้องใช้พื้นที่ของโรงเก็บเครื่องบินที่ค่อนข้างใหญ่สำหรับตำแหน่งของพวกเขา

คุณไม่จำเป็นต้องไปไกลตัวอย่างเช่นโปรเซสเซอร์ i7 มีทรานซิสเตอร์มากกว่าสามพันล้านตัวบนพื้นที่น้อยกว่า 3 ตารางเซนติเมตร! และนี่ไม่ใช่ข้อ จำกัด

ต่อไปเราจะพิจารณาพื้นฐานของกระบวนการสร้างชิป Microcircuit เกิดขึ้นตามเทคโนโลยีระนาบ (พื้นผิว) โดยการพิมพ์หิน ซึ่งหมายความว่ามันเป็นอย่างที่มันเติบโตขึ้นจากเซมิคอนดักเตอร์บนพื้นผิวซิลิกอน

ขั้นตอนแรกคือการเตรียมแผ่นซิลิคอนเวเฟอร์บาง ๆ ซึ่งได้มาจากผลึกซิลิกอนเดียวโดยการตัดจากชิ้นงานรูปทรงกระบอกโดยใช้ดิสก์ที่เคลือบเพชร แผ่นขัดภายใต้เงื่อนไขพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนและฝุ่นละอองใด ๆ

หลังจากนั้นแผ่นจะถูกออกซิไดซ์ - มันจะสัมผัสกับออกซิเจนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 ° C เพื่อที่จะได้ชั้นของฟิล์มไดอิเล็กทริกที่แข็งแกร่งของซิลิคอนไดออกไซด์ที่มีความหนาตามจำนวนที่ต้องการ ความหนาของชั้นออกไซด์จึงได้ขึ้นอยู่กับเวลาของการสัมผัสกับออกซิเจนเช่นเดียวกับอุณหภูมิของสารตั้งต้นในระหว่างการเกิดออกซิเดชัน

จากนั้นนักถ่ายภาพจะถูกนำไปใช้กับชั้นซิลิคอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ไวต่อแสงซึ่งหลังจากการฉายรังสีละลายในสารเคมีจำเพาะ ลายฉลุถูกวางไว้บน photoresist - photomask ที่มีพื้นที่โปร่งใสและทึบแสง จากนั้นแผ่นที่มีโฟโตริสต์วางอยู่จะถูกเปิด - ส่องสว่างด้วยแหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลต

อันเป็นผลมาจากการได้รับแสงส่วนหนึ่งของ photoresist ที่อยู่ภายใต้พื้นที่โปร่งใสของ photomask เปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีและสามารถลบออกได้อย่างง่ายดายพร้อมกับซิลิคอนไดออกไซด์ภายใต้ด้วยสารเคมีพิเศษโดยใช้พลาสมาหรือวิธีอื่น - นี่เรียกว่าการแกะสลัก ในตอนท้ายของการแกะสลักสถานที่ที่ไม่มีการป้องกัน (ส่องสว่าง) ของแผ่นเวเฟอร์จะถูกทำความสะอาดของช่างถ่ายภาพที่สัมผัสแล้วจากซิลิคอนไดออกไซด์

หลังจากการแกะสลักและการทำให้บริสุทธิ์จากนักถ่ายภาพที่ไม่ส่องสว่างของส่วนต่างๆของสารตั้งต้นที่ยังคงมีซิลิคอนไดออกไซด์อยู่พวกเขาก็เริ่ม epitaxy - พวกมันใช้ชั้นของสารที่ต้องการหนึ่งอะตอมหนาลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน สามารถใช้เลเยอร์ดังกล่าวได้มากเท่าที่จำเป็น จากนั้นแผ่นจะถูกให้ความร้อนและการกระจายตัวของไอออนของสารบางอย่างเพื่อให้ได้พื้นที่ p และ n โบรอนถูกใช้เป็นตัวรับและใช้สารหนูและฟอสฟอรัสเป็นผู้บริจาค

ในตอนท้ายของกระบวนการ, การชุบโลหะจะดำเนินการด้วยอลูมิเนียม, นิกเกิลหรือทองเพื่อให้ได้ฟิล์มนำไฟฟ้าที่บางซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวนำเชื่อมต่อสำหรับทรานซิสเตอร์, ไดโอด, ตัวต้านทานที่ปลูกบนพื้นผิวในขั้นตอนก่อนหน้าเป็นต้นในทำนองเดียวกันแผ่นอิเล็กโทรดสำหรับติดตั้งไมโครเซอร์กิตบนแผงวงจรพิมพ์จะถูกส่งออก

ดูเพิ่มเติมที่: ชิปอนาล็อกในตำนาน