Co se podílí na výrobě integrovaných obvodů?

Integrovaná výroba obvodu zahrnuje proces vytváření velmi tenkých povrchových vrstev polovodivého materiálu na vrcholu substrátové vrstvy, obvykle vyrobené z křemíku, který lze chemicky změnit na atomové úrovni za účelem vytvoření funkčnosti různých typů obvodových komponent, včetně tranzistorů,, včetně tranzistorů,, včetně tranzistorů.kondenzátory, rezistory a diody.Je to pokrok oproti předchozím návrhům obvodů, kde jednotlivé složky rezistorů, tranzistorů a dalších byly ručně připojeny k spojovacímu prkénku za vzniku komplexních obvodů.Integrovaný proces výroby obvodů pracuje se součástmi, které jsou tak malé, že miliardy z nich mohou být vytvořeny v oblasti několika centimetrů čtverečních od roku 2011 prostřednictvím různých fotografických litografie a leptání v zařízení pro výrobu mikročipů.

integrovaný obvod, neboli IC, čip je doslova vrstvou polovodivého materiálu, kde jsou všechny komponenty obvodu propojeny v jedné řadě výrobních procesů, takže všechny komponenty již nemusí být vyráběny jednotlivě a sestaveny později.Nejčasnější forma integrovaného obvodu mikročipu byla vyrobena v roce 1959 a byla surovou sestavou několika desítek elektronických součástí.Sofistikovanost výroby integrovaného obvodu se však exponenciálně zvýšila se stovkami složek na IC čipy do šedesátých let a tisíce složek do roku 1969, kdy byl vytvořen první skutečný mikroprocesor.Elektronické obvody od roku 2011 mají čipy IC několik centimetrů na délku nebo šířku, které mohou držet miliony tranzistorů, kondenzátorů a dalších elektronických součástí.Mikroprocesory pro počítačové systémy a paměťové moduly, které obsahují většinou tranzistory, jsou od roku 2011 nej sofistikovanější formou IC čipů a mohou mít miliardy komponent na čtvercový centimetr.

Vzhledem k tomu, že komponenty ve výrobě integrovaného obvodu jsou tak malé, jediným účinným způsobem, jak je vytvořit, je použít procesy chemického leptání, které zahrnují reakce na povrchu oplatky od vystavení světlu.Pro obvod je vytvořen maska nebo druh vzoru a světlo je skrz ji na povrch oplatky, který je potažen tenkou vrstvou fotorezistického materiálu.Tato maska umožňuje, aby byly vzory vyleptány do fotorezistu oplatky, který se pak pečete při vysoké teplotě, aby se vzorec ztuhl.Fotorezistický materiál je pak vystaven rozpuštění roztoku, který odstraňuje buď ozářenou oblast nebo maskované oblasti povrchu v závislosti na tom, zda je fotorezistický materiál pozitivní nebo negativní chemický reaktant.Zůstalo jemnou vrstvou propojených komponent na šířce vlnové délky použitého světla, což může být buď ultrafialové světlo nebo rentgenové paprsky.

Po maskování zahrnuje integrovaná výroba obvodu doping křemíku nebo implantace jednotlivých atomů obvykle fosforu nebo atomů boru do povrchu materiálu, který dává místním oblastem na krystalu pozitivní nebo negativní elektrický náboj.Tyto nabité oblasti jsou známé jako P a N regiony a tam, kde se setkávají, tvoří přenosovou křižovatku, aby vytvořily univerzální elektrickou složku známou jako PN křižovatka.Takové křižovatky jsou od roku 2011 široké asi 1 000 až 100 nanometrů pro většinu integrovaných obvodů, což dělá každý spojení PN o velikosti lidské červené krvinky, což má zhruba 100 nanometrů na šířku.Proces vytváření křižovatky PN je chemicky přizpůsoben tak, aby vykazoval různé typy elektrických vlastností, což umožňuje, aby křižovatka fungovala jako tranzistor, rezistor, kondenzátor nebo dioda.

Vzhledem k velmi jemné úrovni komponent a spojení mezi komponenty na integrovaných obvodech, když se proces rozpadne a existují vadné komponenty, musí být celý oplatk vyhozen, protože ji nelze opravit.Tato úroveň kontroly kvality je zvýšena na ještě vyšší úroveň skutečností, že většina moderních ICČipy od roku 2011 se skládají z mnoha vrstev integrovaných obvodů naskládaných na vrcholu sebe a vzájemně se připojí k vytvoření samotného konečného čipu a poskytnutí mu větší výkon.Mezi každé vrstvě obvodu musí být také umístěny izolační a kovové propojovací vrstvy a aby byl obvod funkční a spolehlivý.

Ačkoli mnoho odmítnutých čipů je vyráběno v procesu integrované výroby obvodu, ty, které fungují jako konečné produkty, které procházejí elektrickým testováním a inspekcí mikroskopu, jsou tak cenné, že tento proces činí vysoce ziskovým.Integrované obvody nyní ovládají téměř každé moderní elektronické zařízení používané od roku 2011, od počítačů a mobilních telefonů po spotřební elektroniku, jako jsou televize, hudební přehrávače a herní systémy.Jsou to také nezbytné součásti systémů řízení automobilů a letadel a dalších digitálních zařízení, která uživateli nabízejí úroveň programovací schopnosti, od digitálních budíků po environmentální termostaty.