Cum sunt create microcircuitele. Microcircuite. Tehnologie de producție a cipurilor

Apariția circuitelor integrate a făcut o adevărată revoluție tehnologică în industria electronică și IT. S-ar părea că în urmă cu doar câteva decenii, pentru cele mai simple calcule electronice, s-au folosit computere cu lampă uriașe, care ocupau mai multe camere și chiar clădiri întregi.

Aceste computere conțineau mii de tuburi de vid, care necesitau energie electrică colosală și sisteme speciale de răcire pentru a funcționa. Astăzi sunt înlocuite de computere bazate pe circuite integrate.

De fapt, un circuit integrat este un ansamblu de multe componente microscopice semiconductoare plasate pe un substrat și ambalate într-un pachet miniatural.

Un singur cip modern, de mărimea unei unghii umane, ar putea conține câteva milioane de diode, tranzistoare, rezistențe, fire de plumb și alte componente în interior care ar fi necesitat spațiul unui hangar destul de mare pentru a le adăposti în vremurile vechi.

Nu este nevoie să căutăm departe exemple, procesorul i7, de exemplu, conține mai mult de trei miliarde de tranzistoare într-o zonă mai mică de 3 centimetri pătrați! Și aceasta nu este limita.

În continuare, vom analiza acum baza procesului de creare a microcircuitelor. Microcircuitul este format prin tehnologie plană (de suprafață) prin litografie. Acest lucru înseamnă că este, așa cum ar fi, crescut dintr-un semiconductor pe un substrat de siliciu.

Primul pas este pregătirea unei napolitane subțiri de siliciu, care se obține dintr-un singur cristal de siliciu prin tăierea dintr-o piesă cilindrică folosind un disc acoperit cu diamant. Placa este lustruită în condiții speciale pentru a evita contaminarea și orice praf.

După aceea, placa este oxidată - este expusă la oxigen la o temperatură de aproximativ 1000 ° C pentru a obține pe suprafața sa un strat de film dielectric puternic de dioxid de siliciu cu grosimea numărului necesar de microni. Grosimea stratului de oxid obținut în acest mod depinde de timpul de expunere la oxigen, precum și de temperatura substratului în timpul oxidării.

Apoi, un strat fotorezistent se aplică stratului de dioxid de siliciu - o compoziție fotosensibilă, care, după iradiere, se dizolvă într-o anumită substanță chimică. Un șablon este plasat pe fotorezistent - o mască foto cu zone transparente și opace. Apoi, placa cu fotorezistentul aplicat este expusă - iluminată de o sursă de radiații ultraviolete.

Ca urmare a expunerii, partea din fotorezistent care se afla sub zonele transparente ale fotomascului își schimbă proprietățile chimice și acum poate fi ușor îndepărtată împreună cu dioxidul de siliciu de dedesubt cu substanțe chimice speciale, folosind plasmă sau într-un alt mod - aceasta se numește gravare La sfârșitul gravării, zonele plăcii neprotejate de fotorezistent (expuse) sunt curățate de fotorezistentul expus și apoi de dioxid de siliciu.

După gravarea și curățarea acelor locuri ale substratului, pe care a rămas dioxid de siliciu, de la fotorezistentul neiluminat, se începe epitaxia - straturile substanței dorite cu grosimea unui atom sunt aplicate pe napolitana de siliciu. Se pot aplica cât mai multe astfel de straturi, după cum este necesar. Apoi placa este încălzită și difuzarea ionilor anumitor substanțe se efectuează pentru a obține regiunile p și n. Borul este utilizat ca acceptor, iar arsenicul și fosforul sunt folosite ca donatori.

La sfârșitul procesului, metalizarea se realizează cu aluminiu, nichel sau aur pentru a obține pelicule subțiri conductoare care vor acționa ca conductori de conectare pentru tranzistoare, diode, rezistențe etc. pe placa de circuit imprimat.

V. V. Panyushkin

(„KhiZh”, 2014, nr. 4)

Fabricarea cipurilor minuscule care dau viață unui laptop este una dintre cele mai dificile și sofisticate. Constă din mai mult de trei sute de operațiuni și un ciclu de producție poate dura până la câteva săptămâni. Cum arată acest proces într-un mod simplificat?

Aplicați un strat de siliciu

Primul lucru de făcut este să creați un strat suplimentar pe suprafața substratului de siliciu cu un diametru de 30 cm. Atomii de siliciu sunt crescuți pe substrat prin epitaxie: se așează treptat pe suprafața siliciului din faza gazoasă. Procesul se desfășoară în vid, nu este nimic inutil aici, prin urmare, ca rezultat, cel mai subțire strat de siliciu pur cu aceeași structură cristalină ca substratul de siliciu se formează la suprafață, doar chiar mai curat. Cu alte cuvinte, obținem un substrat ușor îmbunătățit.

Aplicați un strat protector

Acum, pe suprafața substratului este necesar să se creeze un strat protector, adică pur și simplu să-l oxideze pentru a forma cel mai subțire film de oxid de siliciu SiO2.

Funcția sa este foarte importantă: pelicula de oxid va împiedica în continuare curentul electric să curgă din placă. Apropo, recent, în loc de dioxidul de siliciu tradițional, Intel a început să folosească un dielectric cu conținut ridicat de k pe bază de oxizi și silicați de hafniu, care au o constantă dielectrică mai mare k decât oxidul de siliciu. Stratul dielectric de înaltă k este făcut de aproximativ două ori mai gros decât stratul convențional de SiO2 prin îngustarea regiunilor adiacente, dar datorită acestui fapt, cu o capacitate comparabilă, curentul de scurgere poate fi redus cu un factor de o sută. Acest lucru permite continuarea miniaturizării procesorelor.

Aplicați un strat de fotorezistent

Pe stratul protector de oxid de siliciu, este necesar să se aplice un fotorezistent - un material polimeric ale cărui proprietăți se schimbă sub influența radiației. Cel mai adesea, acest rol îl joacă polimetacrilatele, arilsulfoesterii și rășinile fenl-formaldehide, care sunt distruse sub influența radiațiilor ultraviolete (acest proces se numește fotolitografie). Acestea sunt aplicate pe un substrat rotativ prin pulverizarea acestuia cu un aerosol al substanței menționate. În principiu, este, de asemenea, posibil să se utilizeze un fascicul de electroni (litografie cu fascicul de electroni) sau o radiație de raze X moi (litografie cu raze X) prin potrivirea acestora cu substanțele sensibile corespunzătoare. Dar ne vom uita la procesul tradițional de fotolitografie.

Iradiază cu lumină ultravioletă

Acum, substratul este gata pentru contactul cu lumina ultravioletă, dar nu direct, ci printr-un intermediar - o mască foto, care acționează ca un șablon. De fapt, o mască foto este un desen al unui viitor microcircuit, mărit doar de mai multe ori. Pentru a-l proiecta pe suprafața substratului, lentilele speciale sunt folosite pentru a reduce imaginea. Acest lucru are ca rezultat o claritate și o precizie izbitoare a proiecției.

Lumina ultravioletă, care trece prin mască și lentile, proiectează imaginea viitorului circuit pe substrat. Pe mască foto, zonele de lucru viitoare ale microcircuitului integrat sunt transparente la radiațiile ultraviolete, iar zonele pasive sunt invers. În acele locuri de pe substrat unde trebuie amplasate elemente structurale active, radiația distruge fotorezistentul. Și în zonele pasive, distrugerea nu are loc, deoarece lumina ultravioletă nu ajunge acolo: șablonul este șablonul. Reacția chimică care are loc în strat atunci când este expusă la lumina ultravioletă este foarte asemănătoare cu reacția din film care are loc în timpul fotografierii. Fotorezistentul distrus se dizolvă ușor, deci nu este dificil să îndepărtați produsele de descompunere de pe substrat. Apropo, sunt necesare până la 30 de mase foto diferite pentru a crea un procesor, astfel încât pasul se repetă pe măsură ce straturile sunt aplicate unul pe altul.

Noi otravim

Deci, desenul viitorului circuit cu toate elementele cu dimensiuni de până la câțiva nanometri este transferat pe suprafața substratului. Zonele în care stratul protector s-a prăbușit ar trebui acum să fie gravate. În acest caz, secțiunile pasive nu vor suferi, deoarece sunt protejate de un strat de polimer de fotorezistent, care nu s-a prăbușit în etapa anterioară. Zonele iradiate sunt gravate fie cu reactivi chimici, fie cu metode fizice.

În primul caz, pentru a distruge stratul de dioxid de siliciu, se utilizează compoziții pe bază de acid fluorhidric și fluorură de amoniu. Gravarea lichidului este un lucru bun, dar există o problemă: lichidul tinde să se scurgă sub stratul de rezistență în zonele pasive adiacente. Ca rezultat, detaliile modelului gravat se dovedesc a fi mai mari ca dimensiuni decât cele furnizate de mască. Prin urmare, este de preferat o metodă fizică uscată - gravarea ionică reactivă folosind plasmă. Un gaz reactiv adecvat este selectat pentru fiecare material gravat uscat. Deci, siliciul și compușii săi sunt gravați cu clor și plasmă care conține fluor (CCl 4 + Cl 2 + Ar, ClF 3 + Cl 2, CHF 3, CF 4 + H 2, C 2 F 6). Adevărat, gravarea uscată are, de asemenea, un dezavantaj - selectivitate mai mică comparativ cu gravarea lichidă. Din fericire, există o metodă universală pentru acest caz - gravarea cu fascicul de ioni. Este potrivit pentru orice material sau combinație de materiale și are cea mai mare rezoluție a oricărei metode de gravare, producând elemente cu o dimensiune mai mică de 10 nm.

Am aliaj

Acum este momentul pentru implantarea ionilor. Permite introducerea a aproape orice element chimic în cantitatea necesară la o adâncime dată în zonele gravate în care a fost expus substratul de siliciu. Scopul acestei operații este de a schimba tipul de conductivitate și concentrația purtătorilor în cea mai mare parte a semiconductorului pentru a obține proprietățile dorite, de exemplu, netezimea necesară a joncțiunii p-n. Cei mai comuni dopanți pentru siliciu sunt fosforul, arsenicul (asigurând conductivitatea electronică de tip n) și borul (conductivitatea găurii de tip p). Ionii elementelor implantate sub formă de plasmă sunt accelerate la viteze mari de un câmp electromagnetic și bombardează substratul cu ele. Ionii energetici pătrund în zone neprotejate, scufundându-se în probă la o adâncime de câțiva nanometri până la câțiva micrometri.

După introducerea ionilor, stratul de fotorezistent este îndepărtat, iar structura rezultată este recoacută la o temperatură ridicată, astfel încât structura deteriorată a semiconductorului este restaurată și ionii ligand ocupă nodurile rețelei de cristal. În general, primul strat de tranzistoare este gata.

Realizarea ferestrelor

Deasupra tranzistorului rezultat, este necesar să se aplice un strat izolator, pe care să fie gravate trei „ferestre” prin aceeași metodă de fotolitografie. Prin intermediul acestora, în viitor vor fi create contacte cu alte tranzistoare.

Aplicați metal

Acum, întreaga suprafață a plăcii este acoperită cu un strat de cupru folosind depunerea în vid. Ionii de cupru se deplasează de la electrodul pozitiv (anod) la electrodul negativ (catodul), care este substratul, și aterizează pe el, umplând ferestrele create prin gravare. Suprafața este apoi lustruită pentru a îndepărta excesul de cupru. Metalul este aplicat în mai multe etape pentru a crea interconectări (vă puteți gândi la ele ca la fire de conectare) între tranzistoarele individuale.

Dispunerea unor astfel de interconectări este determinată de arhitectura microprocesorului. Astfel, în procesoarele moderne, se stabilesc conexiuni între aproximativ 20 de straturi care formează o schemă tridimensională complexă. Numărul de straturi poate varia în funcție de tipul procesorului.

Testarea

În cele din urmă, discul nostru este gata pentru testare. Principalul inspector aici este capetele sondei de pe instalațiile de sortare automată a plăcilor. Prin atingerea plăcilor, acestea măsoară parametrii electrici. Dacă ceva nu merge bine, acestea marchează cristalele defecte, care sunt apoi aruncate. Apropo, un cristal din microelectronică este numit un singur circuit integrat de complexitate arbitrară, plasat pe o placă semiconductoare.

Am tăiat

Apoi, plăcile sunt împărțite în cristale unice. Pe un substrat cu diametrul de 30 cm, sunt așezate aproximativ 150 de microcircuite cu o dimensiune de aproximativ 2x2 cm. Pentru separare, placa este fie tăiată cu un tăietor de diamant sau cu un fascicul laser, și apoi rupt de-a lungul tăieturilor finite, fie tăiat imediat cu un disc de diamant.

Procesorul este gata!

După aceea, este conectat un tampon de contact, care asigură comunicarea între procesor și restul sistemului, cristalul și capacul, care îndepărtează căldura din cristal în răcitor.

Procesorul este gata! Conform estimărilor mele (probabil foarte inexacte), fabricarea unui procesor modern, cum ar fi, de exemplu, un procesor quad-core Intel Core i7, necesită aproximativ o lună de funcționare a unei fabrici ultramoderne și 150 kWh de energie electrică. În acest caz, masa de siliciu și substanțe chimice consumate pe cristal este calculată la cel mult grame, cupru - fracțiuni de gram, aur pentru contacte - miligrame și liganzi precum fosfor, arsenic, bor - și chiar mai puțin.

Vocabular

Pentru cei care riscă să se confunde cu substraturi, cipuri, procesoare și cristale, iată un mic glosar de termeni.

Substrat - o plachetă rotundă din siliciu monocristalin cu un diametru de 10 până la 45 cm, pe care se dezvoltă microcircuite semiconductoare prin epitaxie.

Cristal, cip, circuit integrat - o parte neconectată a substratului cu un sistem multistrat de tranzistori crescut pe acesta, conectat prin contacte de cupru. Mai mult, este folosit ca parte principală a microprocesorului.

Ligand (dopant) - în cazul materialelor semiconductoare, o substanță ai cărei atomi sunt încorporați în rețeaua unui cristal de siliciu, schimbându-i conductivitatea.

Procesor, microprocesor - elementul central de calcul al computerelor moderne. Se compune dintr-un cristal plasat pe un tampon de contact și acoperit cu un capac de radiator.

Fotomasca - o placă translucidă cu un model prin care trece lumina atunci când fotorezistentul este iradiat.

Fotorezistent - un material fotosensibil polimeric, ale cărui proprietăți, de exemplu, solubilitatea, se modifică după expunerea la un anumit tip de radiații.

Epitaxia - creșterea orientată regulat a unui cristal pe suprafața altuia. În acest caz, cuvântul „cristal” este folosit în sensul său de bază. Există multe metode de producere a cristalelor ordonate pe baza creșterii epitaxiale.

Fără de care este dificil să ne imaginăm existența omului modern? Desigur, fără tehnologie modernă. Unele lucruri au intrat atât de mult în viața noastră, atât de plictisitor. Internet, TV, cuptoare cu microunde, frigidere, mașini de spălat - fără aceasta este dificil să vă imaginați lumea modernă și, bineînțeles, pe voi înșivă.

Ce face aproape toată tehnologia de astăzi cu adevărat utilă și necesară?

Ce invenție a oferit cele mai largi oportunități de progres?

Una dintre cele mai de neînlocuit descoperiri umane este tehnologia de producere a microcircuitelor.

Datorită ei, tehnologia modernă este atât de mică. Este compact și confortabil.

Știm cu toții că într-o casă se pot potrivi un număr imens de lucruri constând din microcircuite. Multe dintre ele se potrivesc într-un buzunar de pantaloni și sunt ușoare.

Calea spinoasă

Oamenii de știință au lucrat mulți ani pentru a obține rezultatul și a obține microcircuitul. Circuitele inițiale erau imense conform standardelor actuale, erau mai mari și mai grele decât frigiderul, în ciuda faptului că frigiderul modern nu constă în totalitate din circuite complexe și complicate. Nimic de genul asta! Are unul mic, dar superior în utilitate celor vechi și voluminoase. Descoperirea a făcut un efort, dând impuls dezvoltării în continuare a științei și tehnologiei, s-a făcut o descoperire. Echipamente pentru producerea de microcircuite au fost lansate.

Echipament

Producția de microcircuite nu este o sarcină ușoară, dar este bine ca o persoană să aibă tehnologiile care fac sarcina de producție cât mai simplă posibil. În ciuda complexității, un număr mare de jetoane sunt produse în fiecare zi în întreaga lume. Acestea sunt în mod constant îmbunătățite, dobândind caracteristici noi și caracteristici îmbunătățite. Cum apar aceste sisteme mici, dar inteligente? Acest lucru este ajutat de echipamente pentru producerea de microcircuite, care, de fapt, este discutat mai jos.

La crearea microcircuitelor, se utilizează sisteme de depunere electrochimice, camere de spălare, camere de oxidare de laborator, sisteme de electrodepunere din cupru, echipamente fotolitografice și alte echipamente tehnologice.

Echipamentul fotolitografic este cel mai scump și mai precis în ingineria mecanică. Este responsabil pentru crearea de imagini pe substratul de siliciu pentru a genera topologia de cip intenționată. Se aplică un fotorezistent pe un strat subțire de material, care este iradiat ulterior cu un fotomască și un sistem optic. În timpul funcționării echipamentului, dimensiunea elementelor modelului este redusă.

În sistemele de poziționare, rolul principal îl joacă un motor electric liniar și un interferometru laser, care au adesea feedback. Dar, de exemplu, în tehnologia dezvoltată de laboratorul din Moscova „Amphora” nu există o astfel de conexiune. Acest echipament de uz casnic are o mișcare mai precisă și o repetare lină pe ambele părți, ceea ce elimină posibilitatea reacțiilor adverse.

Filtre speciale protejează masca de căldura provenită din zona ultravioletă profundă, transferând temperatura peste 1000 de grade pentru lunile lungi de muncă.

Ionii cu consum redus de energie sunt asimilați atunci când sunt aplicați pe acoperiri multistrat. Anterior, această lucrare a fost efectuată exclusiv prin metoda de pulverizare magnetronică.

Tehnologie de producție a cipurilor

Întregul proces de creație începe cu selectarea cristalelor semiconductoare. Cea mai relevantă este siliciul. Oblea semiconductoare subțire este lustruită pentru a obține o imagine în oglindă. În viitor, o etapă obligatorie a creației va fi fotolitografia folosind radiații ultraviolete la desenarea unei imagini. Mașina pentru producerea microcircuitelor ajută în acest sens.

Ce este un microcircuit? Aceasta este o plăcintă cu mai multe straturi realizată din napolitane subțiri de siliciu. Fiecare dintre ele se aplică un anumit tipar. Chiar și acest desen este creat în stadiul fotolitografiei. Plăcile sunt așezate cu grijă în echipamente speciale cu o temperatură de peste 700 de grade. După ardere, acestea se spală cu apă.

Procesul de creare a unei plăci cu mai multe straturi durează până la două săptămâni. Fotolitografia se efectuează de mai multe ori până când se obține rezultatul dorit.

Crearea microcircuitelor în Rusia

Oamenii de știință din această industrie au, de asemenea, propriile lor tehnologii pentru producerea de microcircuite digitale. Plantele cu profilul corespunzător funcționează în toată țara. La rezultat, caracteristicile tehnice nu sunt mult inferioare concurenților din alte țări. Se acordă preferință microcircuitelor rusești din mai multe state. Totul datorită prețului fix, care este mai mic decât cel al producătorilor occidentali.

Componente esențiale pentru producția de microcircuite de înaltă calitate

Microcircuitele sunt create în încăperi dotate cu sisteme care controlează puritatea aerului. În toate etapele de creare, filtrele speciale colectează informații și procesează aerul, făcându-l astfel mai curat decât în \u200b\u200bsălile de operație. Lucrătorii din producție poartă salopete de protecție speciale, care sunt adesea echipate cu un sistem intern de alimentare cu oxigen.

Fabricarea de cipuri este o afacere profitabilă. Buni specialiști în acest domeniu sunt mereu solicitați. Aproape toate componentele electronice sunt alimentate de microcircuite. Mașinile moderne sunt echipate cu ele. Navele spațiale nu ar putea funcționa fără prezența microcircuitelor în ele. Procesul de producție este îmbunătățit în mod regulat, calitatea se îmbunătățește, posibilitățile se extind, durata de valabilitate crește. Microcircuitele vor fi relevante zeci, dacă nu sute de ani. Sarcina lor principală este de a fi de folos pe Pământ și dincolo.

Chip

Circuite integrate moderne concepute pentru montarea pe suprafață.

Microcircuite digitale sovietice și străine.

Integral (engl. Circuit integrat, IC, microcircuit, microcip, cip de siliciu sau cip), ( micro)schemă (IS, IC, m / sh), cip, microcip (eng. cip - cip, cip, cip) - dispozitiv microelectronic - un circuit electronic de complexitate arbitrară, realizat pe un cristal (sau film) semiconductor și plasat într-o carcasă nedespărțită. Adesea sub circuit integrat (IC) este înțeles ca un cristal în sine sau un film cu un circuit electronic și prin microcircuit (MS) - ESTE inclus într-un caz. În același timp, expresia „componente de cip” înseamnă „componente pentru montarea pe suprafață”, spre deosebire de componentele pentru lipirea tradițională în găurile de pe placă. Prin urmare, este mai corect să spui „microcircuit cu cip”, adică un microcircuit pentru montarea pe suprafață. În acest moment (anul) majoritatea microcircuitelor sunt fabricate în pachete pentru montarea pe suprafață.

Istorie

Invenția microcircuitelor a început cu studiul proprietăților filmelor subțiri de oxid, manifestate prin efectul unei conductivități electrice slabe la tensiuni electrice scăzute. Problema era că nu exista contact electric la punctul de contact al celor două metale sau avea proprietăți polare. Studiile aprofundate ale acestui fenomen au condus la descoperirea diodelor și a tranzistoarelor ulterioare și a circuitelor integrate.

Niveluri de proiectare

  • Fizic - metode de implementare a unui tranzistor (sau a unui grup mic) sub formă de zone dopate pe un cristal.
  • Electric - un circuit electric de bază (tranzistoare, condensatori, rezistențe etc.).
  • Logică - un circuit logic (invertoare logice, elemente OR-NOT, AND-NOT, etc.).
  • Nivel de inginerie de circuite și sisteme - circuite de inginerie de circuite și sisteme (declanșatoare, comparatoare, codificatoare, decodoare, ALU-uri etc.).
  • Topologic - fotomasuri topologice pentru producție.
  • Nivel software (pentru microcontrolere și microprocesoare) - instrucțiuni de asamblare pentru programator.

În prezent, majoritatea circuitelor integrate sunt dezvoltate folosind sisteme CAD, care automatizează și accelerează semnificativ procesul de obținere a fotomasurilor topologice.

Clasificare

Grad de integrare

Programare

Un microcircuit integrat poate avea o funcționalitate completă, oricât de complexă - până la un întreg microcomputer (microcomputer cu un singur cip).

Circuite analogice

  • Generatoare de semnal
  • Multiplicatori analogici
  • Atenuatoare analogice și amplificatoare variabile
  • Stabilizatori de alimentare
  • Circuite integrate de control pentru comutarea surselor de alimentare
  • Convertoare de semnal
  • Scheme de sincronizare
  • Diferiti senzori (temperatura etc.)

Circuite digitale

  • Porți logice
  • Convertoare tampon
  • Module de memorie
  • (Micro) procesoare (inclusiv procesorul din computer)
  • Microcomputere cu un singur cip
  • FPGA - Circuite integrate logice programabile

Circuitele integrate digitale au o serie de avantaje față de cele analogice:

  • Consum redus de energie asociată cu utilizarea semnalelor electrice pulsate în electronica digitală. Când recepționează și convertesc astfel de semnale, elementele active ale dispozitivelor electronice (tranzistoare) funcționează într-un mod „cheie”, adică tranzistorul este fie „deschis” - ceea ce corespunde unui semnal de nivel înalt (1), fie „închis” - (0), în primul caz pe nu există nicio cădere de tensiune în tranzistor, în al doilea - nu curge curent prin el. În ambele cazuri, consumul de energie este aproape de 0, spre deosebire de dispozitivele analogice, în care tranzistoarele sunt într-o stare intermediară (rezistivă) de cele mai multe ori.
  • Imunitate ridicată la zgomot dispozitivele digitale sunt asociate cu o diferență mare între semnalele de nivel înalt (de exemplu, 2,5 - 5 V) și scăzut (0 - 0,5 V). Este posibilă o eroare cu o astfel de interferență, atunci când un nivel ridicat este perceput ca fiind scăzut și invers, ceea ce este puțin probabil. În plus, dispozitivele digitale pot utiliza coduri speciale pentru a corecta erorile.
  • Diferența mare între semnalele de nivel înalt și scăzut și un interval destul de larg de modificări admisibile ale acestora face ca tehnologia digitală insensibil la dispersia inevitabilă în tehnologia integrală a parametrilor elementelor, elimină necesitatea selectării și configurării dispozitivelor digitale.

Lumea modernă este atât de computerizată încât viața noastră practic nu poate fi imaginată fără existența unor dispozitive electronice care ne însoțesc în toate sferele vieții și activității noastre.
Și progresul nu se oprește, ci continuă să se îmbunătățească continuu: dispozitivele sunt reduse și devin mai puternice, mai capacitive și mai productive. Acest proces se bazează pe tehnologie producția de cipuri, care este, într-o versiune simplificată, conexiunea mai multor diode, triode, tranzistoare, rezistențe și alte componente electronice active fără pachet (uneori numărul lor într-un microcircuit ajunge la câteva milioane), unite printr-un singur circuit.

Cristalele semiconductoare (siliciu, germaniu, oxid de hafniu, arsenidă de galiu) stau la baza producerii tuturor microcircuitelor. Toate conexiunile elementare și interelemente sunt realizate pe ele. Cea mai comună dintre ele este siliciul, deoarece din punct de vedere al proprietăților sale fizico-chimice, este cel mai potrivit pentru aceste scopuri, un semiconductor. Faptul este că materialele semiconductoare aparțin unei clase cu conductivitate electrică situată între conductori și izolatori. Și pot acționa ca conductori și dielectrici, în funcție de conținutul altor impurități chimice din ele.

Se creează microcircuite prin crearea secvențială a diferitelor straturi pe o placă subțire semiconductoare, care sunt pre-lustruite și aduse prin metode mecanice sau chimice la o finisare în oglindă. Suprafața sa trebuie să fie absolut netedă la nivel atomic.

Etape video ale producției microcircuitului:

La formarea straturilor, datorită faptului că modelele aplicate pe suprafața plăcii sunt atât de mici, materialul care formează ulterior modelul este depus imediat pe întreaga suprafață și apoi inutil este îndepărtat folosind procesul de fotolitografie.

Fotolitografia este una dintre etapele principale producția de cipuri și amintește oarecum de producția de fotografie. Pe suprafața materialului aplicat anterior, un material special sensibil la lumină (fotorezistent) este de asemenea aplicat într-un strat uniform, apoi este uscat. Mai mult, printr-o mască foto specială, modelul necesar este proiectat pe suprafața stratului. Sub influența radiațiilor ultraviolete, anumite zone ale fotorezistentului își schimbă proprietățile - devine mai puternică, prin urmare, zonele neradiate sunt îndepărtate ulterior. Această metodă de desenare a unui model este atât de eficientă în acuratețea sa încât va fi folosită încă mult timp.

Acesta este urmat de procesul de conectare electrică între tranzistoare în microcircuite, combinând tranzistoarele în celule separate și celulele în blocuri separate. Interconectările sunt create în mai multe straturi metalice de microcircuite finite. Cuprul este utilizat în principal ca materiale în producția de straturi, iar aurul este utilizat pentru scheme deosebit de productive. Numărul de straturi de conexiuni electrice depinde de puterea și performanța microcircuitului creat - cu cât este mai puternic, cu atât conține aceste straturi.

Astfel, se obține o structură tridimensională complexă a unui microcircuit electronic cu o grosime de câțiva microni. Apoi circuitul electronic este acoperit cu un strat de material dielectric gros de câteva zeci de microni. În el, sunt deschise numai tampoane de contact, prin care semnalele de putere și electrice din exterior sunt furnizate ulterior microcircuitului. O placă de silex groasă de sute de microni este atașată mai jos.

La sfârșitul procesului de producție, cristalele de pe napolitane sunt testate individual. Apoi, fiecare cip este ambalat în propria carcasă, cu ajutorul căreia devine posibilă conectarea la alte dispozitive. Fără îndoială, tipul de ambalaj depinde de scopul microcircuitului și de modul în care este utilizat. Cipurile ambalate trec de etapa principală a testului de stres: expunere la temperatură, umiditate, electricitate. Și deja conform rezultatelor testului, acestea sunt respinse, sortate și clasificate în conformitate cu specificațiile.


Un lucru important în procesul de producție a pieselor la nivel mic, cum ar fi microcircuitele, este curățenia ideală a spațiilor de producție. Prin urmare, pentru a asigura curățenia ideală, se folosesc încăperi special echipate, care, în primul rând, sunt complet sigilate, dotate cu microfiltre pentru purificarea aerului, personalul care lucrează în aceste încăperi are salopetă care împiedică pătrunderea oricăror microparticule acolo. În plus, în astfel de încăperi, se asigură o anumită umiditate, temperatura aerului, acestea sunt construite pe fundații cu protecție împotriva vibrațiilor.

Video - excursie la fabrica unde sunt produse microcircuite:

Înapoi la Înainte -



Aveți o idee de afaceri? Pe site-ul nostru îi puteți calcula profitabilitatea online!

 

Ar putea fi util să citiți: