O que está envolvido na fabricação de circuitos integrados?
A fabricação de circuitos integrados envolve um processo de criação de camadas superficiais muito finas de material semicondutor no topo de uma camada de substrato, geralmente feita de silício, que pode ser quimicamente alterada no nível atômico para criar a funcionalidade de vários tipos de componentes de circuito, incluindo transistores, capacitores, resistores e diodos. É um avanço em relação aos projetos de circuitos anteriores, onde componentes individuais de resistores, transistores e muito mais foram ligados à mão para uma placa de pão de conexão para formar circuitos complexos. Um processo de fabricação de circuitos integrados funciona com componentes tão pequenos que bilhões deles podem ser criados em uma área de alguns centímetros quadrados a partir de 2011, através de vários processos de litografia fotográfica e gravura em uma instalação de fabricação de microchips.
Um circuito integrado, ou IC, o chip é literalmente uma camada de material semicondutor, onde todo o circuito comOs ponentes estão interconectados em uma série de processos de fabricação, para que todos os componentes não precisem mais ser fabricados individualmente e montados posteriormente. A forma mais antiga de circuito integrado de microchip foi produzido em 1959 e foi uma montagem bruta de várias dezenas de componentes eletrônicos. A sofisticação da fabricação de circuitos integrados aumentou exponencialmente, no entanto, com centenas de componentes nos chips IC na década de 1960 e milhares de componentes em 1969, quando o primeiro microprocessador verdadeiro foi criado. Os circuitos eletrônicos a partir de 2011 têm chips de IC com alguns centímetros de comprimento ou largura que podem conter milhões de transistores, capacitores e outros componentes eletrônicos. Os microprocessadores para sistemas de computador e módulos de memória que contêm principalmente transistores são a forma mais sofisticada de chips IC a partir de 2011 e podem ter bilhões de componentes por centímetro quadrado.
Como os componentes na fabricação de circuitos integrados são tão pequenos, a única maneira eficaz deCriar -os é usar processos de gravação química que envolvam reações na superfície da wafer da exposição à luz. Uma máscara ou tipo de padrão é criada para o circuito, e a luz é brilhada através dela na superfície da wafer, revestida com uma fina camada de material fotorresistente. Essa máscara permite que os padrões sejam gravados no fotorresistente de wafer, que é assado em alta temperatura para solidificar o padrão. O material fotorresistente é então exposto a uma solução de dissolução que remove a região irradiada ou a região mascarada da superfície, dependendo se o material fotorresistente for um reagente químico positivo ou negativo. O que resta para trás é uma fina camada de componentes interconectados a uma largura do comprimento de onda da luz usada, que pode ser luz ultravioleta ou raios-X.
Após o mascaramento, a fabricação integrada de circuitos envolve a dopagem do silício ou implantação de átomos individuais de fósforo ou átomos de boro na superfície da materiaL, que fornece regiões locais ao cristal uma carga elétrica positiva ou negativa. Essas regiões carregadas são conhecidas como regiões P e N e, onde se encontram, formam uma junção de transmissão para criar um componente elétrico universal conhecido como junção PN. Tais junções têm cerca de 1.000 a 100 nanômetros de largura em 2011 para a maioria dos circuitos integrados, o que torna cada junção PN do tamanho de uma glóbulo vermelha humana, que é de aproximadamente 100 nanômetros de largura. O processo de criação de junções PN é adaptado quimicamente para exibir vários tipos de propriedades elétricas, possibilitando que a junção atue como transistor, resistor, capacitor ou diodo.
Devido ao nível muito bom de componentes e conexões entre componentes em circuitos integrados, quando o processo quebra e há componentes com defeito, toda a bolacha deve ser jogada para fora, pois não pode ser reparada. Esse nível de controle de qualidade está subindo a um nível ainda mais alto pelo fato de que MOOs chips IC modernos de 2011 consistem em muitas camadas de circuitos integrados empilhados em cima e conectados um ao outro para criar o chip final em si e fornecer mais poder de processamento. As camadas de interconexão isolante e metálica também devem ser colocadas entre cada camada de circuito, bem como para tornar o circuito funcional e confiável.
Embora muitos chips rejeitados sejam produzidos no processo de fabricação de circuitos integrados, aqueles que funcionam como produtos finais que passam por testes elétricos e inspeções de microscópio são tão valiosos que torna o processo altamente lucrativo. Os circuitos integrados agora controlam quase todos os dispositivos eletrônicos modernos em uso em 2011, de computadores e telefones celulares a eletrônicos de consumo, como televisores, players de música e sistemas de jogos. Eles também são componentes essenciais dos sistemas de controle de automóveis e aeronaves e outros dispositivos digitais que oferecem um nível de capacidade de programação para o usuário, variando de despertadores digitais a EnviroTermostatos Nementais.