Hvad er involveret i integreret kredsløbsfabrikation?

Integreret kredsløbsfremstilling involverer en proces med at skabe meget tynde overfladelag af halvledende materiale ovenpå et substratlag, normalt lavet af silicium, der kan ændres kemisk på atomniveauet for at skabe funktionaliteten af forskellige typer kredsløbskomponenter, inklusive transistorer,Kondensatorer, modstande og dioder.Det er et fremskridt over tidligere kredsløbsdesign, hvor individuelle komponenter af modstande, transistorer og mere blev håndteret til et forbindelsesbrødbræt for at danne komplekse kredsløb.En integreret kredsløbsfremstillingsproces fungerer med komponenter, der er så små, at der kan oprettes milliarder af dem i et område på et par kvadratcentimeter fra 2011 gennem forskellige foto -litografi og ætsningsprocesser i et mikrochip -fabrikationsanlæg.

Et integreret kredsløb eller IC er chip bogstaveligt talt et lag af halvledende materiale, hvor alle kredsløbskomponenter er forbundet i en række fremstillingsprocesser, så alle komponenterne ikke længere behøver at fremstilles individuelt og samles senere.Den tidligste form for mikrochip -integreret kredsløb blev produceret i 1959 og var en rå samling af flere dusin elektroniske komponenter.Sofistikken af integreret kredsløbsfremstilling steg eksponentielt, men med hundreder af komponenter på IC -chips i 1960'erne og tusinder af komponenter i 1969, da den første ægte mikroprocessor blev oprettet.Elektroniske kredsløb fra 2011 har IC -chips et par centimeter i længden eller bredden, der kan indeholde millioner af transistorer, kondensatorer og andre elektroniske komponenter.Mikroprocessorer til computersystemer og hukommelsesmoduler, der indeholder for det meste transistorer, er den mest sofistikerede form for IC -chips fra 2011 og kan have milliarder af komponenter pr. Kvadratcentimeter.

Da komponenterne i integreret kredsløbsfremstilling er så små, er den eneste effektive måde at skabe dem på at bruge en kemisk ætsningsproces, der involverer reaktioner på skivens overflade fra eksponering for lys.En maske eller en slags mønster oprettes til kredsløbet, og lys lyste gennem det på skiveroverfladen, der er belagt med et tyndt lag fotoresistmateriale.Denne maske tillader mønstre at blive ætset i wafer -fotoresisten, som derefter bages ved en høj temperatur for at størkne mønsteret.Fotoresistmaterialet udsættes derefter for en opløsningsopløsning, der fjerner enten den bestrålede region eller den maskerede region på overfladen, afhængigt af om fotoresistmaterialet er en positiv eller negativ kemisk reaktant.Hvad der er tilbage er et fint lag af sammenkoblede komponenter ved en bredde af den anvendte bølgelængde, som enten kan være ultraviolet lys eller røntgenstråler.

Efter maskering involverer integreret kredsløbsfremstilling doping af silicium eller implantation af individuelle atomer af normalt fosfor eller boratomer i overfladen af materialet, hvilket giver lokale regioner på krystalen enten en positiv eller negativ elektrisk ladning.Disse ladede regioner er kendt som P- og N -regioner, og hvor de mødes, danner de et transmissionskryds for at skabe en universel elektrisk komponent kendt som et PN -kryds.Sådanne kryds er ca. 1.000 til 100 nanometer brede fra 2011 for de fleste integrerede kredsløb, hvilket gør hvert PN -kryds på størrelse med et humane røde blodlegemer, som er omtrent 100 nanometer i bredden.Processen med at oprette PN -kryds er skræddersyet kemisk til at udvise forskellige typer elektriske egenskaber, hvilket gør det muligt for krydset at fungere som en transistor, modstand, kondensator eller diode.

På grund af det meget fine niveau af komponenter og forbindelser mellem komponenter på integrerede kredsløb, når processen går i stykker, og der er defekte komponenter, skal hele skiven smides, da den ikke kan repareres.Dette niveau af kvalitetskontrol er rampet op til et endnu højere niveau af det faktum, at de fleste moderne ICChips fra 2011 består af mange lag af integreret kredsløb stablet ovenpå hinanden og forbundet til hinanden for at skabe den endelige chip og give den mere behandlingskraft.Isolerende og metalliske sammenkoblingslag skal også placeres mellem hvert kredsløbslag samt for at gøre kredsløbet funktionelt og pålideligt.

Selvom mange afviser chips produceres i den integrerede kredsløbsfabrikationsproces, er dem, der fungerer som slutprodukter, der består elektrisk test og mikroskopinspektioner, så værdifulde, at det gør processen meget rentabel.Integrerede kredsløb kontrollerer nu næsten enhver moderne elektronisk enhed i brug af fra 2011, fra computere og mobiltelefoner til forbrugerelektronik såsom fjernsyn, musikafspillere og spilsystemer.De er også vigtige komponenter i bil- og flysystemer og andre digitale enheder, der tilbyder et niveau af programmeringsevne til brugeren, lige fra digitale vækkeure til miljømæssige termostater.