איך מעגלים משולבים

הופעתם של מעגלים משולבים עשתה מהפכה טכנולוגית אמיתית בענף האלקטרוניקה וה- IT. נראה כי רק לפני כמה עשורים, לצורך חישובים אלקטרוניים פשוטים, נעשה שימוש במחשבי צינור ענקיים שכבשו כמה חדרים ואפילו מבנים שלמים.

מחשבים אלה הכילו אלפי מנורות אלקטרוניות רבות, אשר דרשו כוח חשמלי ענקי ומערכות קירור מיוחדות לצורך עבודתם. כיום הם מוחלפים על ידי מחשבים במעגלים משולבים.

למעשה, מעגל משולב הוא מכלול של הרבה רכיבי מוליכים למחצה בגודל מיקרוסקופי המונחים על מצע וארוזים בתיק מיניאטורי.

שבב מודרני אחד בגודל מסמר אנושי יכול להכיל כמה מיליוני דיודות, טרנזיסטורים, נגדים, מוליכי חיבור ורכיבים אחרים בפנים, שבימים עברו ידרשו מקום של האנגר גדול למדי למיקומם.

אינך צריך להרחיק רחוק מדוגמאות, למשל, מעבד ה- i7 מכיל למעלה משלושה מיליארד טרנזיסטורים בשטח של פחות משלושה סנטימטרים רבועים! וזה לא הגבול.

בשלב הבא נשקול את הבסיס לתהליך יצירת השבבים. המיקרו מעגל נוצר על פי טכנולוגיה מישורית (משטחית) על ידי ליטוגרפיה. המשמעות היא שהוא, כביכול, מגודל מוליך למחצה על מצע סיליקון.

השלב הראשון הוא הכנת רקיק סיליקון דק, המתקבל מקריסטל סיליקון יחיד על ידי חיתוך מחומר עבודה גלילי באמצעות דיסק מצופה יהלום. הפלטה מלוטשת בתנאים מיוחדים כדי למנוע זיהום ואבק כלשהו.

לאחר מכן הצלחת מחמצנת - היא נחשפת לחמצן בטמפרטורה של כ 1000 מעלות צלזיוס על מנת להשיג על פני השטח שכבה של סרט דיאלקטרי חזק של דו תחמוצת סיליקון בעובי של המספר הנדרש של מיקרון. עובי שכבת החמצון המתקבלת כך תלוי בזמן החשיפה לחמצן, כמו גם בטמפרטורת המצע בזמן החמצון.

לאחר מכן מוחל פוטורסיסט על שכבת הסיליקון דו חמצני - קומפוזיציה רגישה לאור, שאחרי ההקרנה מתמוססת בחומר כימי ספציפי. סטנסיל מונח על גבי הצילום - מסכת פוטו עם אזורים שקופים ואטומים. ואז נחשפת צלחת עם פוטורסיסט המופעל עליה - היא מוארת במקור של קרינה אולטרה סגולה.

כתוצאה מחשיפה, אותו חלק מצילום הפוטורסיסט שהיה תחת החלקים השקופים של המסכת הפוטומטית משנה את תכונותיו הכימיות, וכעת ניתן יהיה להסיר אותו בקלות יחד עם דו תחמוצת הסיליקון שמתחתיה בכימיקלים מיוחדים, תוך שימוש בפלזמה או בשיטה אחרת - זה נקרא תחריט. בתום התחריט, מנקים את המקומות הבלתי מוגנים (המוארים) של הוופל מהצלם החשוף ואז מסיליקון דו חמצני.

לאחר תחריט וטיהור מהפוטורסיסט הלא מואר של אותם חלקים במצע שעליו נותרו דו תחמוצת הסיליקון, הם מתחילים אפיטקסיה - הם מורחים שכבות של החומר הרצוי אטום אחד בעובי על גבי סיליקון. ניתן ליישם שכבות כאלה ככל שיידרש. בשלב הבא, הפלטה מחוממת ומתפשטים יוני של חומרים מסוימים בכדי להשיג אזורים p ו- n. בורון משמש כקולט, וארסן וזרחן משמשים כתורמים.

בסיום התהליך מתכת מתבצעת בעזרת אלומיניום, ניקל או זהב בכדי להשיג סרטי מוליך דקיקים אשר ישמשו כמוליכי חיבור לטרנזיסטורים, דיודות, נגדים הגדלים על המצע בשלבים הקודמים וכו '.באותה צורה יוצאים רפידות להתקנת המיקרו מעגל בלוח המודפס.

ראה גם: צ'יפס אנלוגי אגדי