Σχεδιασμός και κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων: Από την ιδέα στην υλοποίηση
Η διαδικασία κατασκευής των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ICS) είναι ένα πολύπλοκο και λεπτό ταξίδι που αρχίζει με τη σύλληψη ενός εννοιολογικού σχεδιασμού και τελειώνει με την παραγωγή του τελικού προϊόντος.Για τους σχεδιαστές IC, η βαθιά κατανόηση κάθε πτυχής του σχεδιασμού και της κατασκευής δεν αποτελεί μόνο τη βάση για την επίτευξη προϊόντων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής απόδοσης που πληρούν τις αναμενόμενες απαιτήσεις εφαρμογής, αλλά και το κλειδί για την επιλογή του σωστού κατασκευαστή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων για την ικανοποίηση των προτύπων ποιότητας και του κόστουςπροϋπολογισμοί..Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, υπάρχουν αρκετά βασικά βήματα που οι σχεδιαστές πρέπει να έχουν κατά νου.
Ανάπτυξη βάσης υψηλής ποιότητας
Ο ακρογωνιαίος λίθος ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος είναι το δίσκο βάσης, μια πλατφόρμα που μεταφέρει όλα τα στοιχεία του ολοκληρωμένου κυκλώματος.Η ποιότητα του δίσκου επηρεάζει άμεσα τη συνέπεια της απόδοσης του τελικού προϊόντος, οπότε είναι ζωτικής σημασίας να επιλέξετε υλικά ημιαγωγών υψηλής καθαρότητας.Η μέθοδος Czochralski είναι μια κλασική μέθοδος που χρησιμοποιείται για την παραγωγή πλινθώσεων πυριτίου μεγάλου μεγέθους.Η διαδικασία αποτελείται από το πυρίτιο της θέρμανσης και της τήξης ηλεκτρονικού βαθμού σε υψηλή θερμοκρασία περίπου 1.500 βαθμών Κελσίου και στη συνέχεια σιγά-σιγά την ψύξη του σε αρκετές ημέρες για να σχηματίσει ένα σχήμα που μπορεί να κοπεί σε μεγάλες πυκνότητες πυριτίου με λεπτές δίσκους.Αν και αυτό το βήμα είναι χρονοβόρο, είναι σημαντικό να εξασφαλιστεί η ποιότητα των πλακιδίων, επειδή μόνο οι βασικές πλακές υψηλής ποιότητας μπορούν να εξασφαλίσουν την αξιοπιστία και την απόδοση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
Κατασκευή στρώματος: στρώμα λεπτού στρώματος από στρώμα
Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα κατασκευάζονται με στοίβαξη πολλαπλών εξαρτημάτων, όπως πυκνωτές, δίοδοι και τρανζίστορ, στρώμα ανά στρώμα σε ένα υπόστρωμα ημιαγωγών.Αυτά τα συστατικά μπορούν εύκολα να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες των ημιαγωγών τύπου N και P.Ένα πλήρες ολοκληρωμένο κύκλωμα μπορεί να περιέχει έως και 30 ή περισσότερα στρώματα και η κατασκευή κάθε στρώματος απαιτεί ακριβή έλεγχο.Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, οι προδιαγραφές των θέσεων τύπου P και N-Type για κάθε στρώμα πρέπει να ρυθμιστούν σαφώς νωρίς για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια σε κάθε επόμενο βήμα.
Η ακριβής επεξεργασία κάθε στρώματος επιτυγχάνεται μέσω τεχνικών χάραξης, μιας διαδικασίας που περιλαμβάνει τη δημιουργία γεωμετρικών σχημάτων και γραμμών σε συγκεκριμένες τοποθεσίες.Επιπλέον, οι τροποποιήσεις των πλακιδίων μπορούν να πραγματοποιηθούν με εναπόθεση, χάραξη ή ντόπινγκ.Η εναπόθεση είναι η διαδικασία σχηματισμού ενός λεπτού μεμβράνης υλικού σε ένα δίσκο, είτε σωματικά είτε μέσω χημικής αντίδρασης.Η χάραξη είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση του υπερβολικού υλικού, συνήθως χρησιμοποιώντας τεχνολογία αντιδραστικής χάραξης ιόντων (RIE).Το ντόπινγκ αλλάζει την αγωγιμότητα του υλικού με την έγχυση πρόσθετων ατόμων στην επιφάνεια του δίσκου για να σχηματίσει υλικά τύπου Ν και ρ.