Menarik

Bagaimana Anda Membuat Litar Bersepadu?

Bagaimana Anda Membuat Litar Bersepadu?

Komputer ENIAC menggunakan 18,000 tiub vakum, panjangnya 100 kaki, dan berat 30 tan tetapi tidak hampir sama kuatnya dengan litar bersepadu yang menggerakkan kalkulator poket yang dibeli di kedai diskaun. Miniaturisasi elektronik seperti transistor pada litar bersepadu menjadikan sebahagian besar dunia moden dapat dilakukan. Tetapi jika salah satu litar ini membungkus berjuta-juta transistor ke cip silikon yang sesuai dengan telefon pintar kita, ia mesti sangat kecil, jadi bagaimana anda membuat litar bersepadu di tempat pertama?

Oleh itu, seperti yang anda bayangkan, memasang berbilion transistor dan komponen lain ke cip silikon tidak seperti kabel pematerian ke plumbum, ini adalah proses yang lebih banyak melibatkan.

Memurnikan Silikon

Pertama, anda perlu menyediakan silikon yang ingin anda gunakan untuk litar. Litar tidak akan berfungsi sekiranya terdapat kekotoran yang berlebihan pada cip silikon, jadi litar ini mesti dikeluarkan sebelum perkara lain dilakukan.

LIHAT JUGA: TIADA LAGI TRANSISTOR: AKHIR UNDANG-UNDANG MOORE

Untuk melakukan ini, jongkong silikon dengan diameter 1,5 inci hingga 4 inci dipegang secara menegak di dalam ruang vakum dengan gegelung pemanasan yang mampu suhu yang sangat tinggi mengelilingi jongkong.

Bermula di bahagian atas jongkong, silikon dipanaskan hingga sekitar 2550 ° F (1400 ° C), titik lebur. Hanya tegangan permukaan silikon lebur yang menahannya agar tidak berlaku pencemaran dan kekotoran apa pun yang terdapat pada silikon lebur mula menetap di bahagian bawah bahagian lebur.

Gegelung kemudian perlahan-lahan bergerak ke bawah jongkong, mencairkan kawasan di bawah kekotoran yang mengendap sehingga mereka menetap lebih jauh, dengan berkesan menyeret kotoran ke sepanjang jongkong.

Pada saat gegelung pemanasan mencapai bahagian paling bawah jongkong, hampir setiap kekotoran telah tertumpu di bahagian paling bawah ini, yang memotong jongkong dan dibuang.

Yang tersisa adalah jongkong kristal silikon yang disucikan.

Menyiapkan Wafer untuk Etching

Seterusnya, wafer bulat nipis antara 0,01 dan 0,025 inci tebal dihiris dari jongkong dan sisi wafer yang akan dilekatkan litarnya digilap dengan halus.

Wafer diletakkan di bawah tekanan beberapa atmosfera dan diletupkan dengan wap yang dipanaskan hingga sekitar 1830 ° F (1000 ° C). Ini membolehkan oksigen dalam wap bertindak balas dengan silikon untuk membentuk lapisan silikon dioksida, lebarnya dikawal oleh suhu dan panjang pendedahan.

Seterusnya, topeng disediakan dari reka bentuk litar yang ingin dicetak pada wafer. Setiap wafer akhirnya akan mengandungi beratus litar individu di atasnya, masing-masing dengan perincian nanometer-halus, jadi topeng litar disediakan pada perisian penggubalan komputer khusus untuk membantu para jurutera.

Seterusnya, setitik fotoresis diletakkan di tengah wafer yang kemudian diputar dengan cepat. Daya sentrifugal putaran merata fotoresis secara merata di atas wafer untuk membentuk lapisan halus. Wafer kemudian dipanggang lagi untuk menetapkan fotoresist ke permukaan wafer.

Topeng untuk lapisan pertama cip kemudian dikurangkan secara optik menggunakan lensa ke permukaan wafer. Topengnya jelas di beberapa kawasan dan legap di semua kawasan lain, mewujudkan kesan reka bentuk litar.

Menggores dan Membendung Wafer

Permukaan wafer diletupkan dengan sinar UV atau sinar-X, kerana ini adalah satu-satunya bentuk cahaya dengan panjang gelombang yang cukup kecil untuk menyinari kawasan wafer yang tebal nanometer, tanpa penutup, dan jelas.

Topeng dilepaskan dan fotoresis dilarutkan. Bergantung pada bahan, bahagian wafer yang bertopeng dilarutkan, meninggalkan bahagian yang jelas, atau sebaliknya. Walau bagaimanapun, reka bentuk lapisan telah terukir dengan berkesan ke dalam wafer silikon.

Seterusnya adalah proses doping. Ini dilakukan dengan satu daripada dua cara: penyebaran atom atau implantasi ion.

Dengan penyebaran atom, beberapa wafer diletakkan di dalam ketuhar kuarza berbentuk tiub dengan elemen pemanasan di sekelilingnya. Pemanas ini menaikkan suhu ketuhar ke mana sahaja dari 1500-2200 ° F (816-1205 ° C).

Unsur itu dipam ke dalam ketuhar sebagai gas yang menyelimuti permukaan wafer, meletakkan dopan pada permukaan terdedah dari silikon yang dipanaskan yang ditinggalkan oleh topeng.

Kaedah ini paling baik digunakan untuk membuang kawasan silikon yang besar untuk membuat lapisan kawasan P atau N, tetapi tidak bagus untuk kerja ketepatan. Itu diserahkan kepada implantasi ion.

Dalam implantasi ion, gas dopan diionisasi dan difokuskan ke dalam sinar yang kemudian ditembak pada kedudukan tertentu dari wafer silikon, dengan ion menembusi di mana sahaja ia menyentuh silikon.

Anda boleh mengawal kedalaman penembusan dengan mengubah tahap tenaga yang dibekalkan ke rasuk sementara jumlah dopan yang ditanam dapat dikawal dengan mengubah arus di rasuk dan jangka masa anda memaparkan wafer ke balok.

Kaedah ini sangat tepat tetapi jauh lebih perlahan daripada penyebaran atom apabila anda perlu membuang kawasan yang luas.

Setelah lapisan selesai, lapisan seterusnya dibuat dengan cara yang sama seperti yang pertama walaupun kadang-kadang lapisan silikon dioksida ditambahkan di antara lapisan untuk melindungi lapisan antara satu sama lain.

Ini dilakukan dengan memanaskan permukaan wafer hingga sekitar 752 ° F (400 ° C) dan menyelimuti wafer dalam campuran gas silan dan oksigen. Gas-gas ini bertindak balas antara satu sama lain dan meletakkan lapisan silikon dioksida pada bahagian-bahagian yang terbuka dari wafer yang dipanaskan.

Setelah semua lapisan diletakkan di wafer silikon, lapisan akhir silikon dioksida digunakan untuk menutup permukaan litar, sementara pengukiran memperlihatkan lokasi kontak dan lapisan aluminium yang digunakan untuk membuat pembalut.

Litar bersepadu individu diuji secara elektrik untuk memastikan ia berfungsi dengan baik.

Memecahkan Wafer Dan Menyelesaikan Litar Bersepadu Individu

Dengan menggunakan pemotong berlian, garis berlubang dipotong di antara baris dan lajur litar bersepadu. Kemudian, hanya masalah memberi tekanan pada wafer agar kepingan individu pecah di sepanjang perforasi.

Litar yang tidak lulus ujian fungsi elektrik dibuang dan litar bersepadu yang tersisa diperiksa di bawah mikroskop untuk memeriksa kerosakan fizikal yang disebabkan oleh pemisahan.

Sekiranya litar berfungsi dengan baik, ia kemudian disambungkan ke dalam bungkusan pelekapnya - sama ada plastik hitam atau seramik - dan wayar nipis disambungkan melalui pemampatan panas atau dengan menggunakan teknik ikatan ultrasonik.

Litar bersepadu, kini lengkap, disimpan dalam beg anti-statik yang akan dibungkus untuk dijual atau dihantar.

Bukan betul-betul mengukir nama anda menjadi pokok, tetapi untuk proses yang membolehkan kita mengetuk berbilion komponen ke cip yang lebih kecil daripada kuku anda, ini mungkin jauh lebih rumit. Memandangkan bagaimana litar bersepadu menggerakkan sebahagian besar kehidupan moden kita, kita harus bersyukur kerana tidak.


Tonton videonya: CARA MENGENALPASTI u0026 BAIKPULIH KEROSAKAN PADA PAPAN LITAR ELEKTRONIK (Januari 2022).