Como os circuitos integrados

O advento dos circuitos integrados fez uma verdadeira revolução tecnológica na indústria eletrônica e de TI. Parece que apenas algumas décadas atrás, para computação eletrônica simples, enormes computadores de tubo foram usados, ocupando várias salas e até edifícios inteiros.

Esses computadores continham milhares de lâmpadas eletrônicas, que exigiam energia elétrica colossal e sistemas de refrigeração especiais para seu trabalho. Hoje, eles são substituídos por computadores em circuitos integrados.

De fato, um circuito integrado é um conjunto de muitos componentes semicondutores de tamanho microscópico, colocados em um substrato e embalados em uma caixa miniatura.

Um chip moderno do tamanho de uma unha humana pode conter vários milhões de diodos, transistores, resistores, condutores de conexão e outros componentes internos, que antigamente exigiam o espaço de um hangar bastante grande para sua colocação.

Você não precisa ir longe, por exemplo, por exemplo, o processador i7 contém mais de três bilhões de transistores em uma área de menos de 3 centímetros quadrados! E este não é o limite.

A seguir, consideraremos a base do processo de criação de chips. O microcircuito é formado de acordo com a tecnologia planar (superfície) por litografia. Isto significa que é, por assim dizer, cultivado a partir de um semicondutor em um substrato de silício.

O primeiro passo é preparar uma pastilha fina de silício, obtida a partir de um único cristal de silício, cortando uma peça de trabalho cilíndrica usando um disco revestido de diamante. A placa é polida sob condições especiais para evitar contaminação e poeira.

Depois disso, a placa é oxidada - é exposta ao oxigênio a uma temperatura de cerca de 1000 ° C, a fim de obter em sua superfície uma camada de um filme dielétrico forte de dióxido de silício com uma espessura do número necessário de mícrons. A espessura da camada de óxido assim obtida depende do tempo de exposição ao oxigênio, bem como da temperatura do substrato durante a oxidação.

Em seguida, um fotorresiste é aplicado à camada de dióxido de silício - uma composição fotossensível, que após a irradiação se dissolve em uma substância química específica. Um estêncil é colocado no fotorresistente - uma máscara de foto com áreas transparentes e opacas. Em seguida, a placa com o fotorresiste depositado é exposta - iluminada com uma fonte de radiação ultravioleta.

Como resultado da exposição, a parte do fotorresistente que estava sob as áreas transparentes da fotomáscara altera suas propriedades químicas e agora pode ser facilmente removida juntamente com o dióxido de silício sob ele com produtos químicos especiais, usando plasma ou outro método - isso é chamado de gravação. No final da gravação, os locais não protegidos (iluminados) da bolacha são limpos do fotorresistente exposto e depois do dióxido de silício.

Após a gravação e a purificação do fotorresiste não iluminado das partes do substrato em que o dióxido de silício permaneceu, elas começam a epitaxia - aplicam camadas da substância desejada com um átomo de espessura na pastilha de silício. Tais camadas podem ser aplicadas tanto quanto necessário. Em seguida, a placa é aquecida e a difusão de íons de certas substâncias é realizada para obter as regiões p e n. O boro é usado como aceitador e o arsênico e o fósforo são usados ​​como doadores.

No final do processo, a metalização é realizada com alumínio, níquel ou ouro para obter filmes condutores finos que atuarão como condutores de conexão para transistores, diodos, resistores crescidos no substrato nos estágios anteriores, etc.Da mesma forma, são fornecidas almofadas para montagem do microcircuito na placa de circuito impresso.

Veja também: Chips analógicos lendários