Co jest zaangażowane w wytwarzanie obwodu zintegrowanego?

Zintegrowane wytwarzanie obwodów obejmuje proces tworzenia bardzo cienkich warstw powierzchniowych materiału półprzewodowego na szczycie warstwy podłoża, zwykle wykonanej z krzemu, które można zmieniać na poziomie atomowym w celu stworzenia funkcjonalności różnych rodzajów obwodów, w tym tranzystorów,kondensatory, rezystory i diody.Jest to postęp w stosunku do poprzednich konstrukcji obwodów, w których poszczególne elementy rezystorów, tranzystorów i innych były ręcznie przywiązane do łączącej płyty chleba złożonego złożonego obwodu.Zintegrowany proces wytwarzania obwodu działa z komponentami, które są tak małe, że miliardy z nich można utworzyć w obszarze o kilka centymetrów kwadratowych od 2011 r., Poprzez różne procesy litograficzne i trawienia w obiekcie wytwarzania mikroczipów.

Zintegrowany obwód lub IC, chip jest dosłownie warstwą materiału półprzewodnikowego, w którym wszystkie komponenty obwodu są ze sobą powiązane w jednej serii procesów produkcyjnych, dzięki czemu wszystkie komponenty nie musiały być produkowane indywidualnie i składane później.Najwcześniejsza forma obwodu zintegrowanego mikroczipów została wyprodukowana w 1959 r. I była surowym zespołem kilkudziesięciu elementów elektronicznych.Jednak wyrafinowanie zintegrowanego wytwarzania obwodów wzrosło wykładniczo, z setkami komponentów na układach IC w latach 60. XX wieku i tysiącach komponentów do 1969 r., Kiedy powstał pierwszy prawdziwy mikroprocesor.Obwody elektroniczne od 2011 r. Mają układy IC o długości lub szerokości, które mogą pomieścić miliony tranzystorów, kondensatorów i innych elementów elektronicznych.Mikroprocesory dla systemów komputerowych i modułów pamięci, które zawierają głównie tranzystory, są najbardziej wyrafinowaną formą układów IC od 2011 r. I mogą mieć miliardy komponentów na centymetr kwadratowy.

Ponieważ elementy w zintegrowanym obwodzie są tak małe, jedynym skutecznym sposobem ich utworzenia jest zastosowanie procesów trawienia chemicznego, które obejmują reakcje na powierzchni płytki z ekspozycji na światło.Dla obwodu tworzono maskę lub rodzaj wzoru, a światło lśni przez nią na powierzchni waflowej pokryty cienką warstwą materiału fotorezystów.Ta maska umożliwia wytrawienie wzorów do fotografu opłat, który jest następnie pieczony w wysokiej temperaturze w celu utrwalenia wzoru.Materiał fotorezystyczny jest następnie narażony na rozpuszczający się roztwór, który usuwa napromieniowany region lub zamaskowany obszar powierzchni w zależności od tego, czy materiał fotorezystyczny jest dodatnim lub ujemnym reagentem chemicznym.Pozostawione jest drobna warstwa połączonych komponentów o szerokości zastosowanej długości fali światła, które mogą być światłem ultrafioletowym lub promieniami rentgenowskymi.

Po maskowaniu zintegrowane wytwarzanie obwodu obejmuje dominowanie krzemu lub implantację poszczególnych atomów fosforu lub atomów boru w powierzchnię materiału, co daje lokalne regiony na krysztale albo dodatni lub ujemny ładunek elektryczny.Te naładowane regiony są znane jako regiony P i N, a tam, gdzie się spotykają, tworzą połączenie transmisji, aby stworzyć uniwersalny komponent elektryczny znany jako połączenie PN.Takie połączenia mają około 1000 do 100 nanometrów szerokości od 2011 r. W przypadku większości zintegrowanych obwodów, co czyni każde połączenie PN o wielkości ludzkiej czerwonych krwinek, która ma szerokość około 100 nanometrów.Proces tworzenia połączeń PN jest dopasowany chemicznie w celu wykazywania różnych rodzajów właściwości elektrycznych, co umożliwia działanie jako tranzystor, rezystor, kondensator lub diodę.

Ze względu na bardzo drobny poziom komponentów i połączeń między komponentami na zintegrowanych obwodach, gdy proces się rozkłada i istnieją wadliwe komponenty, całe wafel należy wyrzucić, ponieważ nie można go naprawić.Ten poziom kontroli jakości jest zwiększany do jeszcze wyższego poziomu przez fakt, że najnowocześniejsze ICChipy od 2011 r. Składają się z wielu warstw zintegrowanych obwodów ułożonych na szczycie i połączonych ze sobą, aby utworzyć sam chip i dać mu większą moc obliczeniową.Między każdą warstwą obwodu należy również umieszczać izolacyjne i metaliczne warstwy międzykontrolne.

Chociaż wiele układów odrzuconych jest wytwarzanych w procesie wytwarzania zintegrowanego obwodu, te, które działają jako produkty końcowe, które przechodzą testowanie elektryczne i kontrole mikroskopowe, są tak cenne, że czyni proces wysoce opłacalny.Zintegrowane obwody kontrolują teraz prawie każde nowoczesne urządzenie elektroniczne w 2011 r., Od komputerów i telefonów komórkowych po elektronikę konsumpcyjną, taką jak telewizory, odtwarzacze muzyczne i systemy gier.Są to również niezbędne elementy systemów sterowania samochodem i samolotami oraz inne urządzenia cyfrowe, które oferują użytkownikowi poziom programowania, od cyfrowych budzik po termostaty środowiskowe.