Apa yang terlibat dalam fabrikasi sirkuit terintegrasi?

Fabrikasi sirkuit terintegrasi melibatkan proses menciptakan lapisan permukaan yang sangat tipis dari bahan semikonduktor di atas lapisan substrat, biasanya terbuat dari silikon, yang dapat diubah secara kimia pada tingkat atom untuk menciptakan fungsionalitas berbagai jenis komponen sirkuit, termasuk transistor,Kapasitor, resistor, dan dioda.Ini adalah kemajuan dari desain sirkuit sebelumnya di mana masing-masing komponen resistor, transistor, dan lebih banyak lagi dipasang dengan tangan ke papan tempat memotong roti untuk membentuk sirkuit yang kompleks.Proses fabrikasi sirkuit terintegrasi bekerja dengan komponen yang sangat kecil sehingga miliaran dari mereka dapat dibuat di area beberapa sentimeter persegi pada 2011, melalui berbagai litografi foto dan proses etsa di fasilitas fabrikasi microchip.

Sirkuit terintegrasi, atau IC, chip secara harfiah merupakan lapisan bahan semikonduktor di mana semua komponen sirkuit saling berhubungan dalam satu rangkaian proses pembuatan sehingga semua komponen tidak perlu lagi diproduksi secara individual dan dirakit kemudian.Bentuk paling awal dari sirkuit terintegrasi microchip diproduksi pada tahun 1959 dan merupakan rakitan kasar dari beberapa lusin komponen elektronik.Kecanggihan fabrikasi sirkuit terintegrasi meningkat secara eksponensial, bagaimanapun, dengan ratusan komponen pada chip IC pada tahun 1960 -an, dan ribuan komponen pada tahun 1969 ketika mikroprosesor sejati pertama dibuat.Sirkuit elektronik pada 2011 memiliki chip IC panjang beberapa sentimeter atau lebar yang dapat menampung jutaan transistor, kapasitor, dan komponen elektronik lainnya.Mikroprosesor untuk sistem komputer dan modul memori yang mengandung sebagian besar transistor adalah bentuk chip IC yang paling canggih pada 2011, dan dapat memiliki miliaran komponen per sentimeter persegi.

Karena komponen dalam fabrikasi sirkuit terintegrasi sangat kecil, satu -satunya cara yang efektif untuk membuatnya adalah dengan menggunakan proses etsa kimia yang melibatkan reaksi pada permukaan wafer dari paparan cahaya.Topeng atau semacam pola dibuat untuk sirkuit, dan cahaya bersinar melalui permukaan wafer yang dilapisi dengan lapisan tipis bahan photoresist.Topeng ini memungkinkan pola diukir ke dalam wafer photoresist yang kemudian dipanggang pada suhu tinggi untuk memperkuat pola.Bahan photoresist kemudian terpapar pada larutan pelarutan yang menghilangkan daerah iradiasi atau daerah bertopeng permukaan tergantung pada apakah bahan photoresist adalah reaktan kimia positif atau negatif.Apa yang tertinggal adalah lapisan halus komponen yang saling berhubungan dengan lebar panjang gelombang cahaya yang digunakan, yang dapat berupa cahaya ultraviolet atau sinar-X.

Setelah masking, fabrikasi sirkuit terintegrasi melibatkan doping silikon atau implantasi atom individu yang biasanya fosfor atau atom boron ke permukaan material, yang memberikan daerah lokal pada kristal baik muatan listrik positif atau negatif.Daerah yang dibebankan ini dikenal sebagai daerah P dan N, dan, di mana mereka bertemu, mereka membentuk persimpangan transmisi untuk menciptakan komponen listrik universal yang dikenal sebagai persimpangan PN.Persimpangan seperti itu sekitar 1.000 hingga 100 nanometer pada 2011 untuk sebagian besar sirkuit terintegrasi, yang membuat setiap persimpangan PN seukuran sel darah merah manusia, yang kira -kira 100 nanometer lebarnya.Proses pembuatan persimpangan PN secara kimiawi untuk menunjukkan berbagai jenis sifat listrik, memungkinkan persimpangan untuk bertindak sebagai transistor, resistor, kapasitor, atau dioda.

Karena tingkat komponen dan koneksi yang sangat baik antara komponen pada sirkuit terintegrasi, ketika proses rusak dan ada komponen yang salah, seluruh wafer harus dibuang karena tidak dapat diperbaiki.Tingkat kontrol kualitas ini ditingkatkan hingga tingkat yang lebih tinggi dengan fakta bahwa sebagian besar IC modernChips pada 2011 terdiri dari banyak lapisan sirkuit terintegrasi yang ditumpuk di atas satu sama lain dan terhubung satu sama lain untuk membuat chip akhir itu sendiri dan memberikannya lebih banyak daya pemrosesan.Lapisan interkoneksi isolasi dan logam juga harus ditempatkan di antara setiap lapisan sirkuit, serta untuk membuat sirkuit fungsional dan dapat diandalkan.

Meskipun banyak chip menolak diproduksi dalam proses fabrikasi sirkuit terintegrasi, yang berfungsi sebagai produk akhir yang lulus pengujian listrik dan inspeksi mikroskop sangat berharga sehingga membuat proses ini sangat menguntungkan.Sirkuit terintegrasi sekarang mengendalikan hampir setiap perangkat elektronik modern yang digunakan pada tahun 2011, dari komputer dan ponsel hingga elektronik konsumen seperti televisi, pemutar musik, dan sistem permainan.Mereka juga merupakan komponen penting dari sistem kontrol mobil dan pesawat terbang dan perangkat digital lainnya yang menawarkan tingkat kemampuan pemrograman kepada pengguna, mulai dari jam alarm digital hingga termostat lingkungan.