Thiết kế và sản xuất các mạch tích hợp: Từ khái niệm đến thực hiện
Quá trình sản xuất các mạch tích hợp (IC) là một hành trình phức tạp và tinh tế bắt đầu bằng cách quan niệm về một thiết kế khái niệm và kết thúc bằng việc sản xuất sản phẩm cuối cùng.Đối với các nhà thiết kế IC, sự hiểu biết sâu sắc về mọi khía cạnh của thiết kế và sản xuất không chỉ là cơ sở để đạt được các sản phẩm mạch tích hợp hiệu suất cao đáp ứng các yêu cầu ứng dụng dự kiến, mà còn là chìa khóa để chọn đúng nhà sản xuất mạch điện tử để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và chi phíNgân sách..Trong quá trình này, có một số bước chính mà các nhà thiết kế phải ghi nhớ.
Phát triển các tấm wafer cơ sở tinh khiết cao
Cornerstone của một mạch tích hợp là wafer cơ sở, một nền tảng mang tất cả các yếu tố của mạch tích hợp.Chất lượng của wafer ảnh hưởng trực tiếp đến tính nhất quán hiệu suất của sản phẩm cuối cùng, vì vậy điều quan trọng là phải chọn các vật liệu bán dẫn tinh khiết cao.Phương pháp Czochralski là một phương pháp cổ điển được sử dụng để tạo ra các thỏi silicon đơn có kích thước lớn.Quá trình này bao gồm silicon nóng và nóng chảy ở nhiệt độ cao khoảng 1.500 độ C.Mặc dù bước này là tốn thời gian, nhưng điều quan trọng là phải đảm bảo chất lượng wafer, bởi vì chỉ các tấm wafer cơ bản chất lượng cao mới có thể đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của các mạch tích hợp.
Xây dựng nhiều lớp: Lớp xử lý tốt theo từng lớp
Các mạch tích hợp được xây dựng bằng cách xếp nhiều thành phần, chẳng hạn như tụ điện, điốt và bóng bán dẫn, từng lớp trên chất nền bán dẫn.Các thành phần này có thể dễ dàng được xây dựng bằng cách sử dụng các thuộc tính của chất bán dẫn loại N và loại p.Một mạch tích hợp hoàn chỉnh có thể chứa tới 30 lớp trở lên và việc xây dựng từng lớp đòi hỏi phải kiểm soát chính xác.Để đạt được mục tiêu này, đặc điểm kỹ thuật của các vị trí loại P và loại N cho mỗi lớp phải được đặt rõ ràng sớm để đảm bảo độ chính xác ở mỗi bước tiếp theo.
Việc xử lý chính xác của từng lớp đạt được thông qua các kỹ thuật khắc, một quá trình liên quan đến việc tạo ra các hình dạng và đường hình học ở các vị trí cụ thể.Ngoài ra, sửa đổi wafer có thể được thực hiện bằng cách lắng đọng, khắc hoặc doping.Sự lắng đọng là quá trình hình thành một màng vật liệu mỏng trên wafer, thể chất hoặc thông qua phản ứng hóa học.Khắc là quá trình được sử dụng để loại bỏ vật liệu dư thừa, thường sử dụng công nghệ khắc ion phản ứng (RIE).Doping thay đổi độ dẫn của vật liệu bằng cách tiêm các nguyên tử bổ sung vào bề mặt wafer để tạo thành các vật liệu loại N và loại p.