Vad är involverat i integrerad kretstillverkning?

Integrerad kretstillverkning involverar en process för att skapa mycket tunna ytlager av halvledande material ovanpå ett substratskikt, vanligtvis tillverkat av kisel, som kan förändras kemiskt på atomnivå för att skapa funktionaliteten hos olika typer av kretskomponenter, inklusive transistorer,Kondensatorer, motstånd och dioder.Det är ett framsteg jämfört med tidigare kretsdesign där enskilda komponenter av motstånd, transistorer och mer var handfästade till en anslutande brödskiva för att bilda komplexa kretsar.En integrerad kretstillverkningsprocess fungerar med komponenter som är så små att miljarder av dem kan skapas i ett område på några kvadratcentimeter från och med 2011, genom olika fotolitografi och etsningsprocesser i en mikrochip -tillverkningsanläggning.

En integrerad krets, eller IC, chip är bokstavligen ett lager av halvledande material där alla kretskomponenter är sammankopplade i en serie tillverkningsprocesser så att alla komponenter inte längre behöver tillverkas individuellt och monteras senare.Den tidigaste formen av mikrochipintegrerad krets producerades 1959 och var en rå montering av flera dussin elektroniska komponenter.Sofistikeringen av integrerad kretstillverkning ökade emellertid exponentiellt med hundratals komponenter på IC -chips på 1960 -talet och tusentals komponenter år 1969 när den första riktiga mikroprocessorn skapades.Elektroniska kretsar från och med 2011 har IC -chips några centimeter i längd eller bredd som kan hålla miljoner transistorer, kondensatorer och andra elektroniska komponenter.Mikroprocessorer för datorsystem och minnesmoduler som innehåller mestadels transistorer är den mest sofistikerade formen av IC -chips från och med 2011 och kan ha miljarder komponenter per kvadratcentimeter.

Eftersom komponenterna i integrerad kretstillverkning är så små är det enda effektiva sättet att skapa dem att använda en kemisk etsningsprocess som involverar reaktioner på skidytan från exponering för ljus.En mask eller ett slags mönster skapas för kretsen, och ljus skenas genom den på skivorytan som är belagd med ett tunt lager fotoresistmaterial.Denna mask tillåter mönster etsade i skivfotoresisten som sedan bakas vid en hög temperatur för att stelna mönstret.Fotoresistmaterialet utsätts sedan för en upplösande lösning som tar bort antingen det bestrålade området eller det maskerade området på ytan beroende på om fotoresistmaterialet är en positiv eller negativ kemisk reaktant.Vad som finns kvar är ett fint lager av sammankopplade komponenter med en bredd i våglängden för ljus som används, vilket kan vara antingen ultraviolett ljus eller röntgenstrålar.

Efter maskering involverar integrerad kretstillverkning doping av kisel eller implantation av individuella atomer av vanligtvis fosfor eller boratomer i ytan av materialet, vilket ger lokala regioner på kristallen antingen en positiv eller negativ elektrisk laddning.Dessa laddade regioner är kända som P- och N -regioner, och där de möts bildar de en transmissionskorsning för att skapa en universell elektrisk komponent som kallas en PN -korsning.Sådana korsningar är cirka 1 000 till 100 nanometer breda från och med 2011 för de flesta integrerade kretsar, vilket gör varje PN -korsning om storleken på en mänsklig röd blodkropp, som är ungefär 100 nanometer i bredd.Processen att skapa PN -korsningar skräddarsys kemiskt för att uppvisa olika typer av elektriska egenskaper, vilket gör det möjligt för korsningen att fungera som en transistor, motstånd, kondensator eller diod.

På grund av den mycket fina nivån på komponenter och anslutningar mellan komponenter på integrerade kretsar, när processen bryts ned och det finns felaktiga komponenter, måste hela skivan kastas eftersom den inte kan repareras.Denna nivå av kvalitetskontroll rampas upp till en ännu högre nivå av det faktum att de flesta moderna ICChips från och med 2011 består av många lager av integrerade kretsar staplade ovanpå varandra och anslutna till varandra för att skapa det slutliga chipet och ge det mer bearbetningskraft.Isolerande och metalliska sammankopplingsskikt måste också placeras mellan varje kretskikt, såväl som för att göra kretsen funktionell och pålitlig.

Även om många avvisar chips produceras i den integrerade kretstillverkningsprocessen, fungerar de som fungerar som slutprodukter som klarar elektrisk testning och mikroskopinspektioner så värdefulla att det gör processen mycket lönsam.Integrerade kretsar kontrollerar nu nästan alla moderna elektroniska enheter som använder 2011, från datorer och mobiltelefoner till konsumentelektronik som tv -apparater, musikspelare och spelsystem.De är också väsentliga komponenter i bil- och flygplansstyrningssystem och andra digitala enheter som erbjuder en nivå av programmeringsförmåga till användaren, allt från digitala väckarklockor till miljötermostater.