Hva er involvert i integrert kretsfabrikasjon?

Integrert kretsfremstilling innebærer en prosess med å lage veldig tynne overflatelag med halvledende materiale på et underlagslag, vanligvis laget av silisium, som kan endres kjemisk på atomnivå for å skape funksjonaliteten til forskjellige typer kretskomponenter, inkludert transistorer,Kondensatorer, motstander og dioder.Det er et fremskritt i forhold til tidligere kretsløpsdesign der individuelle komponenter av motstander, transistorer og mer ble håndtert til et tilkoblingsbrød for å danne komplekse kretsløp.En integrert kretsfabrikasjonsprosess fungerer med komponenter som er så små at milliarder av dem kan opprettes i et område på noen få kvadratkostnader fra 2011, gjennom forskjellige fotograferinger og etsingsprosesser i et mikrochip fabrikasjonsanlegg.

En integrert krets, eller IC, ChIP er bokstavelig talt et lag med halvledende materiale der alle kretskomponentene henger sammen i en serie produksjonsprosesser slik at alle komponentene ikke lenger trenger å bli produsert individuelt og settes sammen senere.Den tidligste formen for mikrochip integrert krets ble produsert i 1959 og var en rå samling av flere dusin elektroniske komponenter.Sofistikering av integrert kretsfabrikasjon økte eksponentielt, men med hundrevis av komponenter på IC -brikker på 1960 -tallet, og tusenvis av komponenter innen 1969 da den første sanne mikroprosessoren ble opprettet.Elektroniske kretsløp fra 2011 har IC -brikker noen få centimeter i lengde eller bredde som kan inneholde millioner av transistorer, kondensatorer og andre elektroniske komponenter.Mikroprosessorer for datasystemer og minnemoduler som mest inneholder transistorer er den mest sofistikerte formen for IC -brikker fra og med 2011, og kan ha milliarder av komponenter per kvadrat centimeter.

Siden komponentene i integrert kretsfabrikasjon er så små, er den eneste effektive måten å lage dem å bruke en kjemisk etsningsprosesser som involverer reaksjoner på skiven overflaten fra eksponering for lys.En maske eller slags mønster opprettes for kretsen, og lys lyser gjennom den på skiverens overflate som er belagt med et tynt lag fotoresistmateriale.Denne masken lar mønstre etses i wafer -fotoresisten som deretter bakes ved en høy temperatur for å stivne mønsteret.Det fotoresistiske materialet blir deretter utsatt for en oppløsningsløsning som fjerner enten det bestrålte området eller det maskerte området på overflaten, avhengig av om fotoresistmaterialet er en positiv eller negativ kjemisk reaktant.Det som er igjen er et fint lag med sammenkoblede komponenter med en bredde på bølgelengden til lys som brukes, som kan være enten ultrafiolett lys eller røntgenbilder.

Etter maskering involverer integrert kretsfremstilling doping av silisium eller implantasjon av individuelle atomer av vanligvis fosfor eller boratomer inn i overflaten av materialet, som gir lokale regioner på krystallen enten en positiv eller negativ elektrisk ladning.Disse ladede regionene er kjent som P- og N -regioner, og der de møtes, danner de et overføringskryss for å skape en universell elektrisk komponent kjent som et PN -kryss.Slike veikryss er omtrent 1000 til 100 nanometer brede fra og med 2011 for de fleste integrerte kretsløp, noe som gjør hvert PN -veikryss omtrent på størrelse med en menneskelig røde blodcelle, som er omtrent 100 nanometer i bredden.Prosessen med å lage PN -kryss er skreddersydd kjemisk for å utvise forskjellige typer elektriske egenskaper, noe som gjør det mulig for krysset å fungere som en transistor, motstand, kondensator eller diode.

På grunn av det veldig fine nivået av komponenter og tilkoblinger mellom komponenter på integrerte kretsløp, når prosessen går i stykker og det er defekte komponenter, må hele skiven kastes, da den ikke kan repareres.Dette nivået av kvalitetskontroll er rasende opp til et enda høyere nivå av det faktum at mest moderne ICChips fra 2011 består av mange lag med integrerte kretsløp stablet på toppen av hverandre og koblet til hverandre for å lage selve den endelige brikken og gi den mer prosessorkraft.Isolerende og metalliske sammenkoblingslag må også plasseres mellom hvert kretslag, samt for å gjøre kretsen funksjonell og pålitelig.

Selv om mange avviser brikker er produsert i den integrerte kretsfabrikasjonsprosessen, er de som fungerer som sluttprodukter som passerer elektrisk testing og mikroskopinspeksjoner så verdifulle at den gjør prosessen svært lønnsom.Integrerte kretser kontrollerer nå nesten alle moderne elektroniske enheter som er i bruk fra 2011, fra datamaskiner og mobiltelefoner til forbrukerelektronikk som TV -er, musikkspillere og spillsystemer.De er også essensielle komponenter i bil- og flymontrollsystemer og andre digitale enheter som tilbyr et nivå av programmeringsevne til brukeren, alt fra digitale vekkerklokker til miljømessige termostater.