Kako se integriraju sklopovi

Pojava integriranih krugova donijela je pravu tehnološku revoluciju u industriji elektronike i IT tehnologije. Čini se da su se prije samo nekoliko desetljeća za jednostavne elektroničke proračune koristila ogromna cijevna računala koja su zauzimala nekoliko soba, pa čak i čitave zgrade.

Ova su računala sadržavala tisuće elektroničkih svjetiljki, koje su za svoj rad trebale ogromne električne snage i posebne rashladne sustave. Danas ih zamjenjuju računala na integriranim krugovima.

U stvari, integrirani krug sklop je mnogih poluvodičkih komponenti mikroskopske veličine smještenih na podlogu i upakovanih u minijaturni kofer.

Jedan moderan čip veličine ljudskog nokta može sadržavati nekoliko milijuna dioda, tranzistora, otpornika, spojnih vodiča i drugih komponenti koje bi u starim danima zahtijevale prostor prilično velikog hangara za njihovo postavljanje.

Ne trebate ići daleko na primjer, na primjer, i7 procesor sadrži preko tri milijarde tranzistora na površini manjoj od 3 kvadratna centimetra! A ovo nije granica.

Dalje ćemo razmotriti osnovu procesa stvaranja čipova. Litografija se stvara u skladu s planarnom (površinskom) tehnologijom. To znači da je, kao da je uzgojen iz poluvodiča na silikonskoj podlozi.

Prvi korak je priprema tanke silikonske rezine koja se dobiva iz jednog silicijumskog kristala rezanjem iz cilindričnog radnog komada pomoću diska obloženog dijamantom. Ploča se polira u posebnim uvjetima kako bi se izbjeglo onečišćenje i prašina.

Nakon toga se ploča oksidira - izlaže se kisiku na temperaturi od oko 1000 ° C kako bi se dobio sloj izdržljivog dielektričnog filma silicijevog dioksida debljine potrebnog broja mikrona na njegovoj površini. Debljina tako dobivenog oksidnog sloja ovisi o vremenu izloženosti kisiku, kao i o temperaturi supstrata tijekom oksidacije.

Zatim se na fotorezij nanosi sloj silicijevog dioksida - fotoosjetljivi sastav koji se nakon ozračivanja rastvara u određenoj kemijskoj tvari. Na fotoresive je postavljena šablona - fotomaska ​​s prozirnim i neprozirnim područjima. Tada je izložena ploča s fotoresivom koji je primijenjen - osvijetljena je izvorom ultraljubičastog zračenja.

Kao rezultat izlaganja, onaj dio fotoresive koji se nalazio ispod prozirnih područja fotomaske mijenja svoja kemijska svojstva, pa ih se sada može lako ukloniti zajedno sa silicijevim dioksidom ispod njega posebnim kemikalijama, koristeći plazmu ili drugu metodu - to se naziva jetkanje. Na kraju jetkanja, nezaštićena (osvijetljena) mjesta ploče očisti se od izloženog fotoresive, a potom od silicij-dioksida.

Nakon jetkanja i pročišćavanja iz neosvijetljenog fotoresiste onih dijelova podloge na kojima je ostao silicijev dioksid, počinju epitaksi - na silicijsku površinu nanose slojeve željene tvari debljine jednog atoma. Takvi se slojevi mogu nanositi onoliko koliko je potrebno. Zatim se ploča zagrijava i provodi se difuzija iona određenih tvari kako bi se dobili p i n-regije. Bor se koristi kao akceptor, a arsen i fosfor koriste se kao donatori.

Na kraju postupka vrši se metalizacija s aluminijom, niklom ili zlatom kako bi se dobili tanki vodljivi filmovi koji će djelovati kao povezujući vodiči za tranzistore, diode, otpornike uzgajane na podlozi u prethodnim fazama itd.Na isti se način izlažu jastučići za ugradnju mikro kruga na ploču s tiskanim krugom.

Vidi također: Legendarni analogni čipovi