Làm thế nào để mạch tích hợp

Sự ra đời của các mạch tích hợp đã tạo nên một cuộc cách mạng công nghệ thực sự trong ngành công nghiệp điện tử và CNTT. Dường như chỉ vài thập kỷ trước, đối với máy tính điện tử đơn giản, các máy tính ống khổng lồ đã được sử dụng, chiếm một số phòng và thậm chí toàn bộ các tòa nhà.

Những máy tính này chứa nhiều ngàn đèn điện tử, đòi hỏi năng lượng điện khổng lồ và hệ thống làm mát đặc biệt cho công việc của họ. Ngày nay, chúng được thay thế bởi các máy tính trên các mạch tích hợp.

Trong thực tế, một mạch tích hợp là một tập hợp của nhiều thành phần bán dẫn có kích thước siêu nhỏ được đặt trên đế và được đóng gói trong một hộp nhỏ.

Một con chip hiện đại có kích thước bằng móng tay người có thể chứa vài triệu điốt, bóng bán dẫn, điện trở, dây dẫn kết nối và các bộ phận khác bên trong, mà ngày xưa sẽ cần không gian của một nhà chứa khá lớn cho vị trí của chúng.

Bạn không thể đi xa để lấy ví dụ, ví dụ, bộ xử lý i7, chứa hơn ba tỷ bóng bán dẫn trên diện tích dưới 3 cm vuông! Và đây không phải là giới hạn.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ xem xét cơ sở của quá trình tạo chip. Các vi mạch được hình thành theo công nghệ phẳng (bề mặt) bằng kỹ thuật in khắc. Điều này có nghĩa là, như nó đã được, được phát triển từ một chất bán dẫn trên đế silicon.

Bước đầu tiên là chuẩn bị một wafer silicon mỏng, thu được từ một tinh thể silicon đơn bằng cách cắt từ phôi gia công hình trụ bằng đĩa tráng kim cương. Tấm được đánh bóng trong các điều kiện đặc biệt để tránh ô nhiễm và bụi.

Sau đó, tấm được oxy hóa - nó được tiếp xúc với oxy ở nhiệt độ khoảng 1000 ° C để thu được trên bề mặt của nó một lớp màng silicon điện môi mạnh với độ dày số micron cần thiết. Do đó, độ dày của lớp oxit thu được phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc với oxy, cũng như nhiệt độ của chất nền trong quá trình oxy hóa.

Sau đó, một chất quang dẫn được áp dụng cho lớp silicon dioxide - một chế phẩm nhạy sáng, sau khi chiếu xạ hòa tan trong một chất hóa học cụ thể. Một stprint được đặt trên quang học - một photomask với các khu vực trong suốt và mờ đục. Sau đó, một tấm với chất quang dẫn được áp dụng cho nó được phơi ra - nó được chiếu sáng bằng một nguồn bức xạ cực tím.

Do phơi nhiễm, một phần của chất quang dẫn dưới các phần trong suốt của photomask làm thay đổi tính chất hóa học của nó, và giờ đây có thể dễ dàng loại bỏ cùng với silicon dioxide dưới nó bằng hóa chất đặc biệt, sử dụng plasma hoặc phương pháp khác - điều này được gọi là khắc. Vào cuối quá trình khắc, các vị trí không được bảo vệ (được chiếu sáng) của wafer được làm sạch chất quang dẫn tiếp xúc và sau đó là silicon dioxide.

Sau khi khắc và tinh chế từ chất quang dẫn không được chiếu sáng của những phần của chất nền mà silicon dioxide vẫn còn, chúng bắt đầu epit wax - chúng áp dụng các lớp của chất mong muốn dày một nguyên tử lên một tấm wafer silicon. Các lớp như vậy có thể được áp dụng nhiều như cần thiết. Tiếp theo, tấm được gia nhiệt và khuếch tán các ion của một số chất nhất định được thực hiện để thu được các vùng p và n. Boron được sử dụng như một chất nhận, và asen và phốt pho được sử dụng làm chất cho.

Vào cuối quá trình, quá trình kim loại hóa được thực hiện bằng nhôm, niken hoặc vàng để thu được các màng dẫn mỏng sẽ đóng vai trò là dây dẫn kết nối cho bóng bán dẫn, điốt, điện trở được phát triển trên đế trong các giai đoạn trước, v.v.Theo cách tương tự, các miếng đệm để gắn microcircuit trên bảng mạch in được xuất ra.

Xem thêm: Chip tương tự huyền thoại