Interesant

Cum faci un circuit integrat?

Cum faci un circuit integrat?

Computerul ENIAC folosea 18.000 de tuburi de vid, avea o lungime de 100 de picioare și cântărea 30 de tone, dar nici măcar nu este aproape de a fi la fel de puternic precum circuitul integrat care alimentează un calculator de buzunar cumpărat de la un magazin cu reduceri. Miniaturizarea electronice precum tranzistorul de pe circuitul integrat face posibilă o mare parte din lumea modernă. Dar dacă unul dintre aceste circuite împachetează miliarde de tranzistoare pe cipul de siliciu care se potrivește cu smartphone-urile noastre, acestea trebuie să fie ridicol de mici, așa că cum faci un circuit integrat în primul rând?

Așa cum vă puteți imagina, montarea a miliarde de tranzistoare și alte componente pe un cip de siliciu nu este ca firele de lipit pe un cablu, este un proces mult mai implicat.

Purificarea siliconului

În primul rând, trebuie să pregătiți siliciu pe care doriți să îl utilizați pentru circuit. Circuitul nu va funcționa dacă există exces de impurități în cipul de siliciu, deci acestea trebuie îndepărtate înainte de a face orice altceva.

VEZI ȘI: NU MAI MULT TRANSISTORI: SFÂRȘITUL LEGII MOORE

Pentru a face acest lucru, un lingou de siliciu de la 1,5 inci până la 4 inci în diametru este ținut vertical în interiorul unei camere de vid cu o bobină de încălzire capabilă de temperaturi foarte ridicate care înconjoară lingoul.

Începând din partea de sus a lingoului, siliciul este încălzit până la 1400 ° C (2550 ° F), punctul de topire. Doar tensiunea superficială a siliciului topit îl menține în poziție pentru a preveni orice contaminare și orice impurități care există în siliciu topit încep să se stabilească în partea de jos a secțiunii topite.

Bobina se deplasează încet în jos, în lingou, topind regiunea de sub impuritățile de decantare, astfel încât acestea să se stabilească și mai mult, trăgând efectiv impuritățile pe lungimea lingoului.

Până în momentul în care bobina de încălzire ajunge chiar în partea inferioară a lingoului, aproape fiecare impuritate a fost concentrată în această secțiune de jos, care este tăiată și înlăturată.

Ceea ce rămâne cu un lingou de cristal de siliciu purificat.

Pregătirea napolitelelor pentru gravare

Apoi, o oblea circulară subțire între 0,01 și 0,025 inci grosime este tăiată din lingou și latura napolitanei în care vor fi gravate circuitele este fin lustruită.

Napolita este supusă mai multor atmosfere de presiune și aruncată cu abur încălzită la aproximativ 1830 ° F (1000 ° C). Acest lucru permite oxigenului din abur să reacționeze cu siliciu pentru a forma un strat de dioxid de siliciu, a cărui lățime este controlată de temperatura și lungimea expunerii.

Apoi, este pregătită o mască cu designul circuitului pe care doriți să-l imprimați pe napolitane. Fiecare placă va conține în cele din urmă sute de circuite individuale pe fiecare, fiecare cu detalii fine la nanometri, astfel încât masca circuitului este pregătită pe un software special de elaborare a computerului pentru a ajuta inginerii.

Apoi, o picătură de rezistență fotorezistentă este plasată în centrul plăcii, care este apoi rotită foarte repede. Forța centrifugă a filării răspândește uniform fotorezistentul peste napolitane pentru a forma un strat fin. Napolita este apoi coaptă din nou pentru a seta fotorezistentul la suprafața napolitanului.

Masca pentru primul strat al cipului este apoi redusă optic folosind o lentilă pe suprafața napolitanei. Masca este clară în unele zone și opacă în toate celelalte, creând impresia designului circuitului.

Gravarea și doparea napolitanei

Suprafața napolitanei este sablată cu lumină UV sau cu raze X, deoarece acestea sunt singurele forme de lumină cu lungimi de undă suficient de mici pentru a iradia regiunile limpezi ale napolitanului, grosime nanometrică, nemascate.

Masca este scoasă și fotorezistentul este dizolvat. În funcție de material, fie părțile mascate ale napolitane sunt dizolvate, lăsând părțile clare, fie invers. Oricum ar fi, designul stratului a fost gravat efectiv în placheta de siliciu.

Urmează procesul de dopaj. Acest lucru se face în unul din cele două moduri: difuzie atomică sau implantare de ioni.

Cu difuzie atomică, mai multe napolitane sunt plasate într-un cuptor de cuarț în formă de tub cu un element de încălzire în jurul său. Acest încălzitor crește temperatura cuptorului la 816-1205 ° C (1500-2200 ° F).

Acest element este pompat în cuptor ca un gaz care acoperă suprafața napolitelor, depunând dopantul pe suprafețele expuse ale siliciului încălzit care au fost lăsate în urmă de mască.

Această metodă este folosită cel mai bine pentru a elimina suprafețe mari de siliciu pentru a crea un strat de regiuni P sau N, dar nu este bună pentru lucrări de precizie. Aceasta este lăsată la implantarea ionilor.

În implantarea ionică, un gaz dopant este ionizat și focalizat într-un fascicul care este apoi împușcat într-o poziție specifică a plăcii de siliciu, cu ionii care pătrund oriunde lovește siliconul.

Puteți controla adâncimea de pătrundere variind nivelul de energie furnizat fasciculului, în timp ce cantitatea de dopant implantat poate fi controlată prin modificarea curentului din fascicul și a timpului în care expuneți placheta fasciculului.

Această metodă este foarte precisă, dar este considerabil mai lentă decât difuzia atomului atunci când aveți nevoie de suprafețe mari.

După ce un strat este complet, următorul strat este creat exact în același mod ca primul, deși uneori se adaugă un strat de dioxid de siliciu între straturi pentru a izola straturile unul de celălalt.

Acest lucru se face încălzind suprafața napolitanei la aproximativ 752 ° F (400 ° C) și acoperind napolitana într-un amestec de silan și oxigen gazos. Aceste gaze reacționează unul la altul și depun un strat de dioxid de siliciu pe părțile expuse ale napolitanului încălzit.

După ce toate straturile sunt așezate în placheta de siliciu, un strat final de dioxid de siliciu este utilizat pentru a sigila suprafața circuitului, în timp ce gravarea expune locațiile de contact și un strat de aluminiu utilizat pentru a crea tampoane.

Circuitele integrate individuale sunt testate electric pentru a se asigura că funcționează corect.

Ruperea plăcii și finalizarea circuitelor integrate individuale

Folosind un tăietor de diamant, liniile perforate sunt tăiate între rândurile și coloanele circuitelor integrate. Apoi, este doar o chestiune de a aplica stres pe napolitane pentru ca piesele individuale să se rupă de-a lungul perforațiilor.

Circuitele care nu au trecut testul funcției electrice sunt aruncate, iar circuitele integrate rămase sunt inspectate la microscop pentru a verifica deteriorarea fizică cauzată de separare.

Dacă un circuit este în stare bună de funcționare, acesta este apoi lipit în interiorul pachetului său de montare - fie din plastic negru, fie din ceramică - iar cablurile subțiri de sârmă sunt conectate prin compresie termică sau utilizând o tehnică de legare cu ultrasunete.

Circuitul integrat, acum complet, este stocat într-o pungă antistatică pentru a fi ambalată spre vânzare sau expediere.

Nu este exact să vă sculptați numele într-un copac, dar pentru un proces care ne permite să gravăm miliarde de componente pe un cip mai mic decât unghia dvs., ar fi putut fi mult mai complicat. Având în vedere modul în care circuitul integrat alimentează atât de mult din viața noastră modernă, ar trebui să fim recunoscători că nu este.


Priveste filmarea: Cum să bruiezi vecinii care ascultă manele. Generatoar EMP. EMP Jammer. Aparat de bruiaj cu 555 (Septembrie 2021).