Was ist an der Herstellung integrierter Schaltung beteiligt?

Die Herstellung integrierter Schaltkreis beinhaltet einen Prozess, bei dem sehr dünne Oberflächenschichten von halbleitendem Material auf einer Substratschicht, die normalerweise aus Silizium bestehen, chemisch verändert werden können, um die Funktionalität verschiedener Arten von Schaltungskomponenten, einschließlich Transistern, zu erzeugen, die Funktionalität verschiedener Arten von Schaltungskomponenten erzeugt, einschließlich Transistoren,,,Kondensatoren, Widerstände und Dioden.Es ist ein Fortschritt über frühere Schaltkreise, bei denen einzelne Bestandteile von Widerständen, Transistoren und mehr von Hand an ein Verbindungsbrotbetrieb, um komplexe Schaltkreise zu bilden.Ein integrierter Schaltungsherstellungsprozess arbeitet mit Komponenten zusammen, die so gering sind, dass ab 2011 in einer Fläche von einigen Quadmeterzentimetern durch verschiedene Foto -Lithographie- und Ätzprozesse in einer Mikrochip -Herstellungsanlage in einer Fläche erstellt werden kann.

Ein integrierter Schaltkreis oder IC, Chip, ist buchstäblich eine Halbleitermaterialschicht, in der alle Schaltkomponenten in einer Reihe von Herstellungsprozessen verbunden sind, sodass alle Komponenten später nicht mehr einzeln hergestellt und zusammengestellt werden müssen.Die früheste Form des integrierten Mikrochip -Schaltkreises wurde 1959 hergestellt und war eine grobe Baugruppe mehrerer Dutzend elektronischer Komponenten.Die Raffinesse der Herstellung der integrierten Schaltung stieg jedoch exponentiell mit Hunderten von Komponenten auf IC -Chips in den 1960er Jahren und Tausenden von Komponenten bis 1969, als der erste echte Mikroprozessor erstellt wurde.Elektronische Schaltkreise ab 2011 haben IC -Chips einige Zentimeter lang oder breit, die Millionen von Transistoren, Kondensatoren und anderen elektronischen Komponenten enthalten können.Mikroprozessoren für Computersysteme und Speichermodule, die hauptsächlich Transistoren enthalten, sind ab 2011 die anspruchsvollste Form von IC -Chips und können Milliarden von Komponenten pro Quadratzentimeter haben.

Da die Komponenten in der Herstellung integrierter Schaltung so gering sind, besteht die einzige effektive Möglichkeit, sie zu erstellen, darin, ein chemisches Ätzprozesse zu verwenden, die Reaktionen auf der Waferoberfläche von Licht ausgesetzt sind.Für die Schaltung wird eine Maske oder eine Art Muster erzeugt, und Licht wird durch sie auf die Wafers -Oberfläche geleuchtet, die mit einer dünnen Schicht aus Photoresistmaterial beschichtet ist.Mit dieser Maske können Muster in den Wafer -Photoresist geätzt werden, der dann bei hoher Temperatur gebacken wird, um das Muster zu verfestigen.Das Photoresistmaterial wird dann einer Auflösungslösung ausgesetzt, die entweder den bestrahlten Bereich oder den maskierten Bereich der Oberfläche beseitigt, je nachdem, ob das Photoresistmaterial ein positiver oder negativer chemischer Reaktant ist.Was zurückbleibt, ist eine feine Schicht miteinander verbundener Komponenten in einer Breite der verwendeten Wellenlänge, die entweder ultraviolettes Licht oder Röntgenstrahlen sein kann.

Nach der Maskierung beinhaltet die Herstellung der integrierten Schaltung die Dotierung des Siliziums oder die Implantation einzelner Atome von normalerweise Phosphor- oder Boratomen in die Oberfläche des Materials, was lokale Regionen auf dem Kristall entweder eine positive oder negative elektrische Ladung ergibt.Diese geladenen Regionen sind als P- und N -Regionen bekannt, und wenn sie sich treffen, bilden sie eine Übertragung, um eine universelle elektrische Komponente zu schaffen, die als PN -Übergang bekannt ist.Solche Kreuzungen sind ab 2011 etwa 1.000 bis 100 Nanometer für die meisten integrierten Schaltungen, wodurch jede PN -Verbindung über die Größe eines rotem Blutkörperchen mit menschlichem rotem Blutkörperchen liegt, das ungefähr 100 Nanometer in Breite beträgt.Der Prozess der Erstellung von PN -Übergängen ist chemisch zugeschnitten, um verschiedene Arten von elektrischen Eigenschaften zu zeigen, wodurch die Verbindung als Transistor, Widerstand, Kondensator oder Diode fungiert.°Diese Qualitätskontrolle wird durch die Tatsache auf ein noch höheres Niveau erhöht, dass die meisten modernen ICChips ab 2011 bestehen aus vielen Schichten integrierter Schaltkreise, die aufeinander gestapelt und miteinander verbunden sind, um den endgültigen Chip selbst zu erstellen und ihm mehr Verarbeitungsleistung zu verleihen.Isolier- und metallische Verbindungsschichten müssen ebenfalls zwischen jeder Schaltschicht platziert werden, um den Schaltkreis funktionsfähig und zuverlässig zu machen.

Obwohl viele Ablehnungschips im Herstellungsprozess für integrierte Schaltung hergestellt werden, sind diejenigen, die als Endprodukte funktionieren, die elektrische Tests und Mikroskopinspektionen bestehen, so wertvoll, dass der Prozess höchst profitabel ist.Integrierte Schaltkreise steuern jetzt fast jedes moderne elektronische Gerät, das ab 2011 verwendet wird, von Computern und Mobiltelefonen bis hin zu Unterhaltungselektronik wie Fernsehern, Musikspielern und Spielsystemen.Sie sind auch wesentliche Komponenten von Automobil- und Flugzeugsteuerungssystemen und anderen digitalen Geräten, die dem Benutzer eine Ebene der Programmierfähigkeit bieten, von digitalen Weckern bis hin zu Umweltthermostaten.