Πώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα

Η έλευση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχει κάνει μια πραγματική τεχνολογική επανάσταση στον κλάδο της ηλεκτρονικής και της πληροφορικής. Φαίνεται ότι πριν από λίγες δεκαετίες, για απλές ηλεκτρονικές υπολογιστικές συσκευές, χρησιμοποιήθηκαν τεράστιοι υπολογιστές με σωλήνες, που καταλαμβάνουν αρκετά δωμάτια και ακόμη ολόκληρα κτίρια.

Αυτοί οι υπολογιστές περιείχαν πολλές χιλιάδες ηλεκτρονικών λαμπτήρων, που απαιτούσαν κολοσσιαία ηλεκτρική ενέργεια και ειδικά συστήματα ψύξης για την εργασία τους. Σήμερα, αντικαθίστανται από υπολογιστές με ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Στην πραγματικότητα, ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα συγκρότημα πολλών εξαρτημάτων ημιαγωγών μικροσκοπικού μεγέθους που τοποθετούνται σε ένα υπόστρωμα και συσκευάζονται σε μικροσκοπική θήκη.

Ένα μοντέρνο τσιπ μεγέθους ενός ανθρώπινου καρφιού μπορεί να περιέχει αρκετά εκατομμύρια δίοδοι, τρανζίστορς, αντιστάσεις, αγωγούς σύνδεσης και άλλα εξαρτήματα μέσα, τα οποία παλαιότερα θα απαιτούσαν χώρο ενός μάλλον μεγάλου υπόστεγου για την τοποθέτησή τους.

Δεν χρειάζεται να πάτε μακριά για παραδείγματα, για παράδειγμα, ο επεξεργαστής i7 περιέχει πάνω από τρία δισεκατομμύρια τρανζίστορ σε μια περιοχή μικρότερη από 3 τετραγωνικά εκατοστά! Και αυτό δεν είναι το όριο.

Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε τη βάση της διαδικασίας δημιουργίας μαρκών. Ο μικροκυκλώτης διαμορφώνεται σύμφωνα με την επίπεδη (επιφανειακή) τεχνολογία με λιθογραφία. Αυτό σημαίνει ότι, όπως ήταν, αναπτύχθηκε από ένα ημιαγωγό σε ένα υπόστρωμα πυριτίου.

Το πρώτο βήμα είναι να παρασκευασθεί ένας λεπτός δίσκος πυριτίου, ο οποίος λαμβάνεται από ένα μονοκρυσταλλικό πυρίτιο με κοπή από ένα κυλινδρικό τεμάχιο εργασίας χρησιμοποιώντας ένα δίσκο με επικάλυψη με διαμάντι. Η πλάκα γυαλίζεται υπό ειδικές συνθήκες για να αποφευχθεί η μόλυνση και οποιαδήποτε σκόνη.

Μετά από αυτό, η πλάκα οξειδώνεται - εκτίθεται σε οξυγόνο σε θερμοκρασία περίπου 1000 ° C για να ληφθεί στην επιφάνειά της ένα στρώμα από ισχυρό διηλεκτρικό φιλμ διοξειδίου του πυριτίου με πάχος του απαιτούμενου αριθμού μικρών. Το πάχος της στιβάδας οξειδίου που λαμβάνεται κατ 'αυτόν τον τρόπο εξαρτάται από τον χρόνο έκθεσης σε οξυγόνο, καθώς και από τη θερμοκρασία του υποστρώματος κατά την διάρκεια της οξείδωσης.

Στη συνέχεια, ένα φωτοευαίσθητο υλικό εφαρμόζεται στη στιβάδα του διοξειδίου του πυριτίου - μια φωτοευαίσθητη σύνθεση, η οποία μετά την ακτινοβολία διαλύεται σε μια συγκεκριμένη χημική ουσία. Στο φωτοαντιστάτη τοποθετείται ένα μεμβράνη - μια φωτογραφική μηχανή με διαφανείς και αδιαφανείς περιοχές. Στη συνέχεια, η πλάκα με το φωτοευαίσθητο υλικό που εναποτίθεται πάνω σε αυτό εκτίθεται - φωτίζεται με μια πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας.

Ως αποτέλεσμα της έκθεσης, το τμήμα του φωτοευαίσθητου υλικού που βρίσκεται κάτω από τις διαφανείς περιοχές του φωτοκύτταρου αλλάζει τις χημικές του ιδιότητες και τώρα μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί μαζί με το διοξείδιο του πυριτίου κάτω από αυτό με ειδικά χημικά, χρησιμοποιώντας πλάσμα ή άλλη μέθοδο - αυτό ονομάζεται χάραξη. Στο τέλος της χάραξης, τα μη προστατευμένα (φωτισμένα) μέρη του δίσκου καθαρίζονται από το εκτεθειμένο φωτοευαίσθητο υλικό και κατόπιν από το διοξείδιο του πυριτίου.

Μετά τη χάραξη και τον καθαρισμό από τον μη φωτισμένο φωτοευαίσθητο από εκείνα τα μέρη του υποστρώματος στα οποία παρέμεινε το διοξείδιο του πυριτίου, αρχίζουν επιταξία - εφαρμόζουν στρώματα της επιθυμητής ουσίας με ένα πάχος ατόμου πάνω στον δίσκο πυριτίου. Τέτοιες στρώσεις μπορούν να εφαρμοστούν όσο χρειάζεται. Ακολούθως, η πλάκα θερμαίνεται και διεξάγεται διάχυση ιόντων συγκεκριμένων ουσιών για να ληφθούν ρ και η-περιοχές. Το βόριο χρησιμοποιείται ως δέκτης και το αρσενικό και ο φώσφορος χρησιμοποιούνται ως δότες.

Στο τέλος της διαδικασίας, πραγματοποιείται επιμετάλλωση με αλουμίνιο, νικέλιο ή χρυσό για να ληφθούν λεπτές αγώγιμες μεμβράνες που θα λειτουργούν ως αγωγοί σύνδεσης για τρανζίστορ, διόδους, αντιστάσεις που αναπτύσσονται στο υπόστρωμα στα προηγούμενα στάδια κ.λπ.Με τον ίδιο τρόπο, εξάγονται μαξιλάρια για την τοποθέτηση του μικροκυκλώματος στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Δείτε επίσης: Υπόμνημα αναλογικά μάρκες