كيف الدوائر المتكاملة

حقق ظهور الدوائر المتكاملة ثورة تكنولوجية حقيقية في صناعة الإلكترونيات وتكنولوجيا المعلومات. يبدو أنه منذ بضعة عقود فقط ، من أجل الحوسبة الإلكترونية البسيطة ، تم استخدام أجهزة كمبيوتر ضخمة تستخدم الأنابيب ، وتحتل العديد من الغرف وحتى المباني بأكملها.

احتوت أجهزة الكمبيوتر هذه على عدة آلاف من المصابيح الإلكترونية ، والتي تطلبت طاقة كهربائية هائلة وأنظمة تبريد خاصة لعملها. اليوم ، يتم استبدالها بأجهزة الكمبيوتر على الدوائر المتكاملة.

في الواقع ، فإن الدائرة المتكاملة هي مجموعة من العديد من مكونات أشباه الموصلات ذات الحجم المجهري الموضوعة على ركيزة ومعبأة في علبة مصغرة.

يمكن أن تحتوي إحدى الرقائق الحديثة بحجم مسمار الإنسان على عدة ملايين من الثنائيات ، والترانزستورات ، والمقاومات ، ووصلات الموصلات والمكونات الأخرى في الداخل ، الأمر الذي سيتطلب في الأيام القديمة مساحة حظيرة كبيرة إلى حد ما لوضعها.

لا تحتاج إلى الذهاب بعيدًا للحصول على أمثلة ، على سبيل المثال ، يحتوي معالج i7 على أكثر من ثلاثة مليارات ترانزستور على مساحة أقل من 3 سنتيمترات مربعة! وهذا ليس الحد.

بعد ذلك ، سننظر في أساس عملية إنشاء الرقائق. يتم تشكيل الدائرة الصغرية وفقًا للتكنولوجيا السطحية بواسطة الطباعة الحجرية. هذا يعني أنه ، كما كان ، ينمو من أشباه الموصلات على ركيزة السيليكون.

الخطوة الأولى هي إعداد رقاقة رقيقة من السيليكون ، يتم الحصول عليها من بلورة واحدة من السيليكون عن طريق القطع من قطعة عمل أسطوانية باستخدام قرص مطلي بالماس. الصقل مصقول في ظروف خاصة لتجنب التلوث وأي غبار.

بعد ذلك ، تتأكسد الصفيحة - تتعرض للأكسجين عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية للحصول على طبقة من طبقة عازلة قوية من ثاني أكسيد السيليكون بسمك العدد المطلوب من الميكرونات. يعتمد سمك طبقة الأكسيد الناتج على وقت التعرض للأكسجين ، وكذلك على درجة حرارة الركيزة أثناء الأكسدة.

ثم يتم تطبيق مقاوم للضوء على طبقة ثاني أكسيد السيليكون - وهي تركيبة حساسة للضوء ، والتي تذوب في مادة كيميائية معينة بعد التشعيع. يتم وضع استنسل على مقاوم الضوء - قناع ضوئي مع مناطق شفافة وغير شفافة. ثم تتعرض اللوحة التي تحتوي على مقاوم الضوء المودعة عليها - مضاءة بمصدر للإشعاع فوق البنفسجي.

نتيجة للتعرض ، فإن هذا الجزء من مقاوم الضوء الذي كان تحت الأجزاء الشفافة من القناع الضوئي يغير خواصه الكيميائية ، ويمكن الآن إزالته بسهولة مع ثاني أكسيد السيليكون تحته بمواد كيميائية خاصة ، باستخدام البلازما أو طريقة أخرى - وهذا ما يسمى الحفر. في نهاية الحفر ، يتم تنظيف الأماكن غير المحمية (المضيئة) للرقاقة من مقاوم الضوء المكشوف وثاني أكسيد السيليكون.

بعد الحفر والتنقية من مقاوم الضوء غير المضاء لتلك الأجزاء من الركيزة التي بقي فيها ثاني أكسيد السيليكون ، يبدأون بعد الفلك - يطبقون طبقات من المادة المرغوبة سماكة واحدة ذرة على رقاقة السيليكون. يمكن تطبيق هذه الطبقات بقدر الضرورة. بعد ذلك ، يتم تسخين الطبق ويتم نشر أيونات مواد معينة للحصول على مناطق p و n. يستخدم البورون كمستقبل ، ويستخدم الزرنيخ والفوسفور كمانحين.

في نهاية العملية ، يتم إجراء عملية التعدين باستخدام الألمنيوم أو النيكل أو الذهب للحصول على أغشية رقيقة موصلة تعمل كوصلة توصيل لل الترانزستورات والثنائيات ومقاومات نمت على الركيزة في المراحل السابقة ، إلخ.بنفس الطريقة ، يتم إخراج منصات لتركيب الدائرة الدقيقة على لوحة الدوائر المطبوعة.

انظر أيضا: رقائق التناظرية الأسطورية