Ciekawy

Jak zrobić układ scalony?

Jak zrobić układ scalony?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Komputer ENIAC wykorzystywał 18 000 lamp próżniowych, miał 100 stóp długości i ważył 30 ton, ale nie jest nawet tak mocny, jak układ scalony, który zasila kieszonkowy kalkulator kupiony w sklepie dyskontowym. Miniaturyzacja elektroniki, takiej jak tranzystor w układzie scalonym, umożliwia wiele współczesnego świata. Ale jeśli jeden z tych obwodów zawiera miliardy tranzystorów na krzemowym chipie, który pasuje do naszych smartfonów, to muszą być absurdalnie małe, więc jak w ogóle wykonać układ scalony?

Tak więc, jak możesz sobie wyobrazić, montaż miliardów tranzystorów i innych komponentów na chipie krzemowym nie przypomina lutowania drutów do wyprowadzenia, jest to znacznie bardziej skomplikowany proces.

Oczyszczanie krzemu

Najpierw musisz przygotować krzem, którego chcesz użyć do obwodu. Obwód nie zadziała, jeśli w chipie krzemowym będzie nadmiar zanieczyszczeń, więc należy je usunąć, zanim cokolwiek innego zostanie zrobione.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: NIE MA WIĘCEJ TRANZYSTORÓW: KONIEC PRAWA MOORE'A

W tym celu wlewek krzemu o średnicy od 1,5 cala do 4 cali jest utrzymywany pionowo wewnątrz komory próżniowej z wężownicą grzejną zdolną do bardzo wysokich temperatur otaczających wlewek.

Rozpoczynając od góry wlewka, krzem jest podgrzewany do około 2550 ° F (1400 ° C), jego temperatura topnienia. Jedynie napięcie powierzchniowe stopionego krzemu utrzymuje go na miejscu, aby zapobiec wszelkim zanieczyszczeniom, a wszelkie zanieczyszczenia obecne w stopionym krzemie zaczynają osiadać na dnie stopionej sekcji.

Cewka następnie powoli przesuwa się w dół wlewka, topiąc obszar poniżej osadzających się zanieczyszczeń, tak aby osiadały jeszcze bardziej, skutecznie przeciągając zanieczyszczenia wzdłuż długości wlewka.

Zanim wężownica grzewcza dotrze do samego dna wlewka, prawie wszystkie zanieczyszczenia są skoncentrowane w tej najniższej sekcji, która jest odcinana i odrzucana.

Pozostaje ci sztabka oczyszczonego kryształu krzemu.

Przygotowanie wafli do wytrawiania

Następnie z wlewka odcina się cienką okrągłą płytkę o grubości od 0,01 do 0,025 cala, a strona płytki, w której zostaną wytrawione obwody, jest dokładnie wypolerowana.

Wafel jest poddawany ciśnieniu kilku atmosfer i piaskowany parą ogrzaną do około 1830 ° F (1000 ° C). Dzięki temu tlen w parze reaguje z krzemem, tworząc warstwę dwutlenku krzemu, której szerokość jest kontrolowana przez temperaturę i długość ekspozycji.

Następnie przygotowywana jest maska ​​z projektu obwodu, który chcesz nadrukować na płytce. Każda płytka docelowo będzie zawierała setki pojedynczych obwodów, każdy z nanometrowymi szczegółami, więc maska ​​obwodu jest przygotowywana w specjalistycznym oprogramowaniu do projektowania komputerowego, aby pomóc inżynierom.

Następnie kroplę fotorezystu umieszcza się na środku płytki, która jest następnie bardzo szybko odwirowywana. Siła odśrodkowa wirowania równomiernie rozprowadza fotorezyst równomiernie na płytce, tworząc cienką warstwę. Wafel jest następnie ponownie pieczony, aby utrwalić fotorezyst na powierzchni wafla.

Maska pierwszej warstwy chipa jest następnie optycznie zmniejszana za pomocą soczewki na powierzchni płytki. Maska jest przezroczysta w niektórych obszarach i nieprzejrzysta w pozostałych, co sprawia wrażenie projektu obwodu.

Wytrawianie i domieszkowanie opłatka

Powierzchnia płytki jest piaskowana promieniami UV lub promieniami rentgenowskimi, ponieważ są to jedyne formy światła o długościach fal wystarczająco małych, aby naświetlić niezamaskowane, przezroczyste obszary wafla o grubości nanometra.

Maskę zdejmuje się i rozpuszcza fotorezyst. W zależności od materiału, zamaskowane części wafla są rozpuszczane, pozostawiając przezroczyste części, lub odwrotnie. Tak czy inaczej, wzór warstwy został skutecznie wytrawiony w krzemowej płytce.

Dalej jest proces dopingu. Odbywa się to na jeden z dwóch sposobów: dyfuzja atomowa lub implantacja jonów.

W przypadku dyfuzji atomowej kilka płytek umieszcza się w rurowym piecu kwarcowym z elementem grzejnym dookoła. Ta grzałka podnosi temperaturę piekarnika do dowolnego miejsca z 1500-2200 ° F (816-1205 ° C).

Ten element jest pompowany do pieca jako gaz, który pokrywa powierzchnię wafli, osadzając domieszkę na odsłoniętych powierzchniach podgrzanego krzemu, które pozostały po masce.

Ta metoda jest najlepsza do domieszkowania dużych obszarów krzemu w celu utworzenia warstwy regionów P lub N, ale nie jest dobra do prac precyzyjnych. To pozostaje do implantacji jonów.

Podczas implantacji jonów gaz domieszki jest jonizowany i skupiany w wiązce, która jest następnie wystrzeliwana w określonym miejscu płytki krzemowej, a jony przenikają wszędzie tam, gdzie uderza w krzem.

Możesz kontrolować głębokość penetracji, zmieniając poziom energii dostarczanej do wiązki, podczas gdy ilość wszczepionej domieszki można kontrolować, zmieniając prąd w wiązce i długość czasu, w którym wystawia się płytkę na działanie wiązki.

Ta metoda jest bardzo precyzyjna, ale jest znacznie wolniejsza niż dyfuzja atomowa, gdy trzeba domieszkować duże obszary.

Po ukończeniu warstwy następna warstwa jest tworzona w taki sam sposób, jak pierwsza, chociaż czasami między warstwami jest dodawana warstwa dwutlenku krzemu, aby izolować warstwy od siebie.

Odbywa się to przez podgrzanie powierzchni płytki do około 752 ° F (400 ° C) i pokrycie płytki mieszanką silanu i gazu. Gazy te reagują ze sobą i osadzają warstwę dwutlenku krzemu na odsłoniętych częściach podgrzewanej płytki.

Po ułożeniu wszystkich warstw w waflu krzemowym ostatnią warstwę dwutlenku krzemu uszczelnia się na powierzchni obwodu, a wytrawianie odsłania miejsca styku i warstwę aluminium, z którego wykonano podkładki.

Poszczególne układy scalone są testowane elektrycznie, aby upewnić się, że działają prawidłowo.

Łamanie opłatka i wykańczanie poszczególnych układów scalonych

Za pomocą przecinaka diamentowego między rzędami i kolumnami układów scalonych wycina się perforowane linie. Następnie wystarczy przyłożyć nacisk na wafel, aby poszczególne kawałki odłamały się wzdłuż perforacji.

Obwody, które nie przeszły testu działania elektrycznego, są odrzucane, a pozostałe układy scalone są sprawdzane pod mikroskopem pod kątem uszkodzeń fizycznych spowodowanych rozdzieleniem.

Jeśli obwód jest w dobrym stanie, jest następnie łączony w pakiecie montażowym - albo z czarnego tworzywa sztucznego, albo z ceramiki - i cienkie przewody są łączone poprzez ściskanie na gorąco lub techniką łączenia ultradźwiękowego.

Kompletny układ scalony jest przechowywany w antystatycznej torbie w celu zapakowania go do sprzedaży lub wysyłki.

Nie chodzi dokładnie o wyrzeźbienie Twojego imienia na drzewie, ale w przypadku procesu, który pozwala nam wytrawić miliardy komponentów na chipie mniejszym niż paznokieć, mogłoby to być znacznie bardziej skomplikowane. Biorąc pod uwagę, w jaki sposób układ scalony zasila tak dużą część naszego współczesnego życia, powinniśmy być wdzięczni, że tak nie jest.


Obejrzyj wideo: jak wylutować układ scalony (Może 2022).