집적 회로 제작과 관련이있는 것은 무엇입니까?
집적 회로 제작은 일반적으로 실리콘으로 만들어진 기판 층 위에 반도체 물질의 매우 얇은 표면 층을 생성하는 프로세스를 포함하며, 이는 트랜지스터, 커패시터를 포함하여 다양한 유형의 회로 구성 요소의 기능을 생성하기 위해 원자 수준에서 화학적으로 변경 될 수 있습니다. , 저항 및 다이오드. 이는 저항, 트랜지스터 등의 개별 구성 요소가 연결 브레드 보드에 수동으로 연결되어 복잡한 회로를 형성하는 이전 회로 설계보다 발전된 것입니다. 집적 회로 제조 공정은 마이크로 칩 제조 시설의 다양한 사진 리소그래피 및 에칭 공정을 통해 수십억 개의 부품을 2011 년 현재 몇 제곱 센티미터의 영역에서 생성 할 수있을 정도로 작은 부품과 함께 작동합니다.
집적 회로 또는 IC 칩은 말 그대로 모든 회로 구성 요소가 하나의 일련의 제조 공정에서 상호 연결되어 모든 구성 요소가 더 이상 개별적으로 제조되어 나중에 조립 될 필요가없는 반도체 재료 층입니다. 가장 초기 형태의 마이크로 칩 집적 회로는 1959 년에 생산되었으며 수십 가지 전자 부품의 조잡한 어셈블리였습니다. 그러나 1960 년대에는 IC 칩에 수백 개의 부품이, 최초의 진정한 마이크로 프로세서가 만들어 졌을 때 1969 년에는 수천 개의 부품으로 인해 집적 회로 제조의 정교함이 기하 급수적으로 증가했습니다. 2011 년 현재 전자 회로는 수백 센티미터 길이 또는 너비의 IC 칩을 사용하여 수백만 개의 트랜지스터, 커패시터 및 기타 전자 부품을 수용 할 수 있습니다. 대부분 트랜지스터를 포함하는 컴퓨터 시스템 및 메모리 모듈 용 마이크로 프로세서는 2011 년 현재 가장 정교한 형태의 IC 칩이며 평방 센티미터 당 수십억 개의 부품을 가질 수 있습니다.
집적 회로 제조의 구성 요소는 매우 작기 때문에, 구성 요소를 생성하는 유일한 효과적인 방법은 노광으로부터 웨이퍼 표면에 대한 반응을 포함하는 화학적 에칭 프로세스를 사용하는 것이다. 회로를위한 마스크 또는 일종의 패턴이 생성되고,이를 통해 포토 레지스트 물질의 얇은 층으로 코팅 된 웨이퍼 표면 상으로 빛이 비춰진다. 이 마스크는 패턴이 웨이퍼 포토 레지스트 내로 에칭 된 후 고온에서 베이킹되어 패턴을 고화시킨다. 이어서, 포토 레지스트 재료가 포지티브 또는 네거티브 화학 반응물인지에 따라 표면의 조사 영역 또는 마스킹 영역을 제거하는 용해 용액에 포토 레지스트 재료를 노출시킨다. 남은 것은 사용되는 빛의 파장의 폭에서 상호 연결된 구성 요소의 미세한 층으로 자외선 또는 x 선일 수 있습니다.
마스킹 후, 집적 회로 제조는 실리콘의 도핑 또는 보통 인 또는 붕소 원자의 개별 원자를 재료의 표면에 주입하여 결정상의 국부적 영역에 양 또는 음의 전하를 제공한다. 이러한 하전 된 영역은 P 및 N 영역으로 알려져 있으며, 만나는 경우 PN 접합으로 알려진 범용 전기 구성 요소를 만들기 위해 전송 접합을 형성합니다. 이러한 접합은 대부분의 집적 회로에 대해 2011 년 기준으로 폭이 약 1,000 내지 100 나노 미터이며, 이는 각각의 PN 접합을 약 100 나노 미터의 인간 적혈구 크기에 대해 만든다. PN 접합을 생성하는 프로세스는 다양한 유형의 전기적 특성을 나타내도록 화학적으로 조정되어 접합부가 트랜지스터, 저항, 커패시터 또는 다이오드로 작동 할 수 있습니다.
집적 회로상의 구성 요소들 사이의 매우 미세한 구성 요소들 및 연결들 때문에, 프로세스가 고장 나고 결함있는 구성 요소들이있을 때, 전체 웨이퍼는 수리 될 수 없기 때문에 버려 져야한다. 이 수준의 품질 관리는 2011 년 현재 대부분의 최신 IC 칩이 서로 적층 된 여러 집적 회로 층으로 구성되고 서로 연결되어 최종 칩 자체를 생성하고 더 많이 제공한다는 사실에 의해 한층 더 높아집니다. 처리 능력. 회로를 기능적이고 신뢰할 수있게 만들뿐만 아니라 각 회로 층 사이에 절연 및 금속 상호 연결 층을 배치해야합니다.
집적 회로 제조 공정에서 많은 불량 칩이 생산되지만 전기 테스트 및 현미경 검사를 통과 한 최종 제품으로 작동하는 칩은 매우 귀중하여 공정의 수익성을 높입니다. 집적 회로는 이제 컴퓨터와 휴대 전화에서 텔레비전, 음악 플레이어 및 게임 시스템과 같은 가전 제품에 이르기까지 2011 년 현재 거의 모든 현대 전자 장치를 제어합니다. 또한 디지털 알람 시계부터 환경 온도 조절 장치에 이르기까지 사용자에게 프로그래밍 기능을 제공하는 자동차 및 항공기 제어 시스템 및 기타 디지털 장치의 필수 구성 요소입니다.