Mielenkiintoista

Kuinka teet integroidun piirin?

Kuinka teet integroidun piirin?

ENIAC-tietokoneessa käytettiin 18 000 tyhjiöputkea, se oli 100 jalkaa pitkä ja painoi 30 tonnia, mutta ei edes ole yhtä tehokas kuin integroitu piiri, joka toimii alennusmyymälästä ostetulla taskulaskimella. Elektroniikan, kuten transistorin, pienentäminen integroidulla piirillä tekee suuresta osasta modernia maailmaa mahdolliseksi. Mutta jos jokin näistä piireistä pakkaa miljardeja transistoreita pii-sirulle, joka sopii älypuhelimeihimme, niiden on oltava naurettavan pieniä, joten miten teet integroidun piirin ensinnäkin?

Joten kuten voitte kuvitella, miljardien transistoreiden ja muiden komponenttien asentaminen pii-sirulle ei ole kuin johtojen juottaminen lyijyyn, se on paljon mukana oleva prosessi.

Piin puhdistaminen

Ensin on valmisteltava pii, jota haluat käyttää piiriin. Piiri ei toimi, jos piisirussa on ylimääräisiä epäpuhtauksia, joten ne on poistettava ennen kuin mitään muuta tehdään.

KATSO MYÖS: EI MUITA TRANSISTORIT: MOOREN LAIN LOPPU

Tätä varten piihuopaa, jonka halkaisija on 1,5 - 4 tuumaa, pidetään pystysuorassa tyhjiökammion sisällä, jossa kuumennuskäämi pystyy ympäröimään harkon erittäin korkeissa lämpötiloissa.

Harkon yläosasta alkaen pii lämmitetään noin 1400 ° C: seen (2550 ° F), sen sulamispiste. Vain sulan piin pintajännitys pitää sen paikallaan kontaminaation estämiseksi, ja kaikki sulassa piissä esiintyvät epäpuhtaudet alkavat laskeutua sulan osan pohjaan.

Käämi liikkuu sitten hitaasti alas harkoa sulattaen alueen laskeutuvien epäpuhtauksien alle niin, että ne asettuvat vielä pidemmälle, vetämällä epäpuhtaudet tehokkaasti alas harkon pituudelta.

Siihen mennessä, kun lämmityspatteri saavuttaa harkon pohjan, melkein kaikki epäpuhtaudet ovat keskittyneet tähän alimpaan osaan, joka irrotetaan harkosta ja heitetään pois.

Sinulla on jäljellä puhdistetun piikiteen harkko.

Kiekkojen valmistelu etsausta varten

Seuraavaksi ohut pyöreä ohut levy, jonka paksuus on 0,01 - 0,025 tuumaa, leikataan harkosta ja kiekon se puoli, johon piirit syövytetään, hiotaan hienoksi.

Vohveli asetetaan useisiin paineisiin ilmakehiin ja puhalletaan höyryllä, joka on lämmitetty noin 1 000 ° C: seen. Tämä antaa höyryssä olevan hapen reagoida piin kanssa muodostaen piidioksidikerroksen, jonka leveyttä säätelee altistumisen lämpötila ja pituus.

Seuraavaksi valmistetaan naamio piirirakenteesta, jonka haluat painaa kiekkoon. Jokainen kiekko sisältää viime kädessä satoja yksittäisiä piirejä, joista jokaisella on nanometrin tarkat yksityiskohdat, joten piirimaski valmistetaan erikoistuneille tietokoneiden piirustusohjelmistoille insinöörien avuksi.

Seuraavaksi tippa fotoresistiä sijoitetaan kiekon keskelle, joka sitten kehrätään hyvin nopeasti. Kehruun keskipakovoima levittää fotoresistin tasaisesti levyn yli hienon kerroksen muodostamiseksi. Vohveli paistetaan sitten uudelleen fotoresistin asettamiseksi kiekon pinnalle.

Sirun ensimmäisen kerroksen naamio pienennetään sitten optisesti käyttämällä linssiä kiekon pinnalle. Naamio on joillakin alueilla kirkas ja kaikilla muilla läpinäkymätön, mikä luo vaikutelman piirin suunnittelusta.

Vohvelin syövytys ja doping

Vohvelin pinta räjäytetään UV-valolla tai röntgensäteillä, koska nämä ovat ainoat valomuodot, joiden aallonpituudet ovat riittävän pienet säteilyttämään kiekon nanometrin paksuisia, peittämättömiä, kirkkaita alueita.

Naamio otetaan pois ja fotoresisti liuotetaan. Materiaalista riippuen joko kiekon naamioidut osat liukenevat jättäen kirkkaat osat tai päinvastoin. Joko niin, kerroksen muotoilu on tehokkaasti kaiverrettu piikiekkoon.

Seuraava on dopingprosessi. Tämä tapahtuu kahdella tavalla: atomidiffuusio tai ionin implantointi.

Atomidiffuusiolla useita kiekkoja asetetaan putken muotoiseen kvartsiuuniin, jonka ympärillä on lämmityselementti. Tämä lämmitin nostaa uunin lämpötilan mihin tahansa lämpötilaan 1500–2200 ° F (816–1205 ° C).

Tämä elementti pumpataan uuniin kaasuna, joka peittää kiekkojen pinnan, kerrostamalla lisäaineen maskin jäljelle jääneille lämmitetyn piin paljaille pinnoille.

Tätä menetelmää käytetään parhaiten suurten piin pinta-alueiden muodostamiseen P- tai N-alueiden muodostamiseksi, mutta se ei ole hyvä tarkkuustyössä. Se jätetään ionin istuttamiseen.

Ionimplantoinnissa lisäainekaasu ionisoidaan ja kohdennetaan säteeksi, joka ammutaan sitten piikiekon tiettyyn kohtaan, ionien tunkeutuessa minne tahansa se osuu piin.

Voit hallita tunkeutumissyvyyttä vaihtelemalla säteeseen syötetyn energian tasoa, kun taas implantoidun lisäaineen määrää voidaan hallita muuttamalla säteen virtaa ja aikaa, jonka paljastat kiekon säteelle.

Tämä menetelmä on erittäin tarkka, mutta on huomattavasti hitaampi kuin atomien diffuusio, kun sinun on annettava suuria alueita.

Kun kerros on valmis, seuraava kerros luodaan täsmälleen samalla tavalla kuin ensimmäinen, vaikkakin joskus piidioksidikerros lisätään kerrosten väliin eristämään kerrokset toisistaan.

Tämä tapahtuu kuumentamalla kiekon pinta noin 752 ° F: seen (400 ° C) ja peittämällä kiekko silaani- ja happikaasuseoksessa. Nämä kaasut reagoivat toisiinsa ja kerrostavat piidioksidikerroksen kuumennetun kiekon paljaisiin osiin.

Kun kaikki kerrokset on asetettu piikiekkoon, lopullista piidioksidikerrosta käytetään piirin pinnan sulkemiseen, kun taas syövytys paljastaa kontaktipaikat ja alumiinikerroksen, jota käytetään tyynyjen luomiseen.

Yksittäiset integroidut piirit testataan sähköisesti sen varmistamiseksi, että ne toimivat oikein.

Kiekkojen rikkominen ja yksittäisten integroitujen piirien viimeistely

Timanttileikkurilla leikataan rei'itetyt viivat integroitujen piirien rivien ja sarakkeiden väliin. Sitten on kyse vain stressin tekemisestä kiekkoon yksittäisten kappaleiden katkaisemiseksi rei'ityksiä pitkin.

Piirit, jotka eivät läpäisseet sähköistä toimintatestiä, hylätään ja loput integroidut piirit tarkastetaan mikroskoopilla tarkistaakseen erottamisen aiheuttamat fyysiset vauriot.

Jos piiri on hyvässä toimintakunnossa, se liitetään sitten asennuspakkauksensa sisään - joko mustaa muovia tai keraamista - ja ohut johdinjohdot kytketään lämpöpuristamalla tai käyttämällä ultraääniliitostekniikkaa.

Integroitu piiri, nyt valmis, varastoidaan antistaattiseen pussiin pakattavaksi myyntiin tai lähetykseen.

Se ei tarkoita nimesi tekemistä puuhun, mutta prosessi, jonka avulla voimme kaivertaa miljardeja komponentteja kynttäsi pienemmälle sirulle, se olisi voinut olla paljon monimutkaisempi. Ottaen huomioon, kuinka integroitu piiri käyttää niin paljon modernia elämäämme, meidän pitäisi olla kiitollisia siitä, että se ei ole.


Katso video: Miten Zoomia käytetään turvallisesti? (Tammikuu 2022).