سوال کلی از میکروالکترونیک

[Aryan_M]

با سلام
من می خواستم از میکو الکترونیک یک سری اطلاعت جامعی داشته باشم. مثلا چطور مس و سیلیکون N و P و دیگر چیزها رو توی آی سی با زخامت کم می زارن؟
چطور مقاومت و سلف و خازن ایجاد می کنن؟
آیا برای آی سی میان چند لایه نازک سیلیکون N و P و مس و عایق و دیالکتریک رو میزارن با CNC چیزی که خیلی دقیق باشه با لیزر یا شتاب دهنده الکترون برش می دن و بعد لایه ها رو بهم می چسبونن؟
من تو گوگل گشتم اطلاعات به درد بخوری پیدا نکردم.
می شه به طور کلی توضیح بدین چی کار می کنن آی سی ساخته بشه؟

[moslem1368]

پاسخ : سوال کلی از میکروالکترونیک

با سلام
من می خواستم از میکو الکترونیک یک سری اطلاعت جامعی داشته باشم. مثلا چطور مس و سیلیکون N و P و دیگر چیزها رو توی آی سی با زخامت کم می زارن؟
چطور مقاومت و سلف و خازن ایجاد می کنن؟
آیا برای آی سی میان چند لایه نازک سیلیکون N و P و مس و عایق و دیالکتریک رو میزارن با CNC چیزی که خیلی دقیق باشه با لیزر یا شتاب دهنده الکترون برش می دن و بعد لایه ها رو بهم می چسبونن؟
من تو گوگل گشتم اطلاعات به درد بخوری پیدا نکردم.
می شه به طور کلی توضیح بدین چی کار می کنن آی سی ساخته بشه؟

سلام
سوالاتت جواب داده میشه به شرط اینکه اول طرز ساخت ترانزیستور یا ماسفت رو یاد بگیری
کتابای فیزیک الکترونیک در این رابطه کامل توضیح دادن

[erfan2000]

پاسخ : سوال کلی از میکروالکترونیک

سلام شاید این برای شروع بد نباشه . oo:

ممکن است تصور شود که ساخت مدارهای مجتمع ، شامل تعداد زیادی قطعه بهم متصل شده روی یک بستر Si از جنبه فنی و اقتصادی مخاطره آمیز باشد، در حالی که روشهای نوین امکان انجام اینکار را بصورت مطمئن و نسبتا کم هزینه فراهم ساخته است. در بیشتر مواقع یک مدار کامل روی تراشه Si را میآتوان بسیار ارزانتر و مطمئنتر از یک مدار مشابه با استفاده از قطعات مجزا تولید کرد. دلیل اصلی این امر امکان ساخت صدها مدار مشابه بطور همزمان روی پولک Si است که این فرآیند تولید گروهی Batch Fabrication نامیده میآشود. این مدارها که بطور کامل روی یک تراشه نیم رسانا قرار میآگیرند مدارهای یکپارچه نامیده میآشوند.
ic 002 تکنولوژی ساخت مدارات مجتمع
.

واژه یکپارچه از لحاظ ادبی که به معنای تک سنگی بوده و به مفهوم آن است که کل مدار در یک قطعه واحد از نیم رسانا جا داده شده است. مهمترین عنصر تکنولوژی IC تراشه یکپارچه است که میآتواند دارای هزاران یا میلیونها ترانزیستور منفرد باشد، این مدارها روی پولک Si به قطر ۶ یا ۸ اینچ ساخته میآشوند. پس این مدارها با استفاده از زدایش انتخابی ، برش یا خراش توسط تیغه الماسی یا لیزر و شکستن آن به مربعها یا مستطیلهای کوچک از مدارهای منفرد تفکیک میآشود و پس از آن هر مدار روی یک بستر مناسب نصب شده و اتصال زنی و بسته بندی انجام میآگیرد.

.

فرآیند ساخت

.
نقاب گذاری و آلایش انتخابی
هدف از فرآیند ساخت ، آلایش انتخابی نواحی معین از نیم رسانا و اتصال مناسب عناصر بدست آمده بوسیله یک الگوی فلز کاری است. با منظور کردن مراحل اکسایش ، تعداد عملیات بکار رفته در ساخت یک مدار میآتواند کاملا زیاد باشد به عنوان مثال ترانزیستور نفوذ داده شده را در نظر میآگیریم، مراحل اساسی عبارتند از:
رشد لایه اکسید اول
بازکردن یک پنجره در SiO2 برای نفوذ بیس
انجام نفوذ بر
رشد یک لایه اکسید دوم
باز کردن یک پنجره برای نفوذ امیتر
انجام نفوذ فسفر
رشد یک لایه اکسید سوم
باز کردن پنجرهآهایی برای اتصالات بیس و امیتر
تبخیر Al روی سطح
برداشتن Al بجز در الگوهای فلز کاری مورد نظر
در این مثال ساده دو مرحله اکسایش ، دو نفوذ و یک فلز کاری بکار رفته است. تعداد نقابهای لازم ۴ عدد است، دو تا برای نفوذ ، یکی برای پنجرهآهای اتصالات و یکی برای تعریف فلز کاری. برای مدارهای مجتمع مراحل خیلی بیشتر و در نتیجه نقابهای خیلی زیادی لازم است. نکته مهم کاهش ابعاد هر مدار و استفاده از پولکهای بزرگ به منظور افزایش تعداد قطعات قابل استفاده از تولید گروهی است. مفهوم این امر این است که نقابهای مختلف باید بسیار دقیق بوده و در طی هر مرحله لیتوگرافی نوری بخوبی همراستا شوند.
در حالت کلی یک نسخه دقیق از الگوی مورد نظر برای یکی از مراحل نقاب گذاری ، برای عضوی از آرایه مدارها تهیه میآشود. این نسخه اولیه عکسبرداری شده و ابعاد آن کاهش میآیابد. سپس یک دوربین با تکرار مرحلهآای برای عکسبرداری از الگوی کوچک شده و انجام کوچک سازی نهایی مورد استفاده قرار گرفته و این روند را برای هر مستطیل در آرایه نهایی که میآتواند دارای صدها الگوی مشابه باشد تکرار میآکند. آرایه الگوی نهایی روی یک نقاب شیشهآای چاپ شده و این نقاب در مرحله لیتوگرافی روی پولک Si قرار داده میآشود

.
لیتوگرافی خط – ریز Fine – Line Lithography
تلاش در جهت جا دادن چگالی عملیاتی مدام در حال افزایش روی یک تراشه Si اشتیاق شدیدی برای هر چه کوچکتر ساختن اجزاء مدار بوجود آورده است. شرایط بدعت و مصرف توان نیز طراحان را به استفاده از ابعاد کوچکتر متمایل میآکند. لیتوگرافی نوری عامل محدود کننده فرآیند کاهش ابعاد است، اگر از نور فرابنفش برای تاباندن به لایه حساس به نور از طریق یک نقاب استفاده شود. حداقل پهنای خطوط در نهایت به دلیل آثار تفرقی یا پراش به چند طول موج محدود میآشود.
برای مثال برای یک ماوراء بنفش به طول موج ۰٫۳۵ میکرو متر نباید انتظار داشت که پهنای خطوط کمتر از حدود ۱ میکرو متر باشد. بدیهی است که برای ابعاد هندسی زیر میکرونی لازم است که طول موجهای کوتاهتر به لایه حساس نور تابانده شود. بنابه قضیه دوبروی که طول موج یک ذره بطور معکوس با ممان تغییر میآکند پس برای دستیابی به طول موجهای کوتاهتر باید ذرات سنگینتر یا فوتونهای پر انرژی در نظر گرفته شود. لکترونها ، یونها یا پروتوهای ایکس بهترین مورد در این خصوص هستند.

.

عایق سازی Isolon ati
یک مرحله مهم در فرآیند ساخت مدار مجتمع ایجاد عایق الکتریکی بین عناصر مدار است، اگر ترانزیستور دو قطبی روی یک تراشه ساخته میآشود تمام نواحی کلکتور مشترک میآبودند پس لازم است که بیشتر عناصر عایق سازی شده و سپس توسط الگوهای فلز کاری به یکدیگر متصل شوند. مثلا برای ترانزیستور n – p – n یک روش عایق سازی ، نفوذ الگویی از خندقهای نوع p در یک لایه رونشستی نوع n واقع در بستر از نوع p است. بستر نوع p پشتیبانی مکانیکی ساختار را بر عهده دارد و به همراه الگوی نفوذی نوع p نواحی عایق شده برای ماده نوع n را تعریف میآکند.
چون هر قطعه را میآتوان در جزیرهآای از نوع n قرار داد، با نگه داشتن ماده بستر نوع p در منفیآترین پتانسیل موجود در مدار ، عایق سازی خوبی بدست خواهد آمد. یک عیب این روش ظرفیت ذاتی موجود در پیوند نهایی عایق ساز p – n است. ظرفیت ایجاد شده بین دیوارهآهای جانبی ناحیه n و پیوندهای نفوذ داده شده را میآتوان با استفاده از ترکیبهای مختلف عایق اکسیدی حذف کرد.
یک طرح عایق سازی که بویژه برای مدارهای با چگالی بالا مفید است در برگیرنده تشکیل چالهآهای نسبتا عمیق و پر کردن آن با پلی سیلیسیوم است. در این فرآیند یک لایه نیترید الگوسازی شده و به عنوان نقاب برای زدایش ناهمسانگرد سیلیسیوم به منظور تشکیل چاله بکار میآرود. اکسایش داخل چاله تشکیل یک لایه عایق داده و بعد از آن با استفاده از روش نشست بخار شیمیایی چاله از پلی سیلیسیوم پر میآشود
ساخت مقاومتها و خازنها بیرون از تراشه Si [i][u]

.
فرآیند لایه ضخیم
مقاومتها و الگوهای اتصالات داخلی روی یک بستر سرامیکی به روش سیلک اسکرین Silk Screen__ (نوعی سیستم چاپ که در آن روی چهار چوبی پارچه مخصوص توری کشیده میآشود و طرح مورد نظر روی این پارچه پیاده میآشود و با عبور رنگ در سوراخهای باز و بسته توری نقش دلخواه روی هر چه که بخواهیم چاپ میآشوند) چاپ میآشوند خمیرهای مقاومتی و هدایتی متشکل از پودرهای فلزی در شکل سازمان یافته روی بستر چاپ شده و در یک اجاق حرارت داده میآشوند.

.

فرآیند لایه نازک
از دقت و کوچک سازی بیشتری برخوردار بوده و عموما در جایی که فضا اهمیت دارد ترجیح داده میآشود الگوهای اتصال بندی و مقاومتهای لایه نازک را میآتوان به روش خلا روی یک بستر سرامیکی شیشهآای یا لعابی نشاند. لایهآهای مقاومتی معمولا از جنس تانتالیوم یا سایر فلزات مقاومتی بوده و رساناها نیز غالبا آلومینیوم یا طلا هستند.
.

مزایای مدارات مجتمع
معایب ناشی از اتصال لحیم کاری شده در مدارهای با قطعات مجزا به میزان بسیار زیادی کاهش میآیابد.
بسیاری از عملیات مداری را میآتوان در یک فضای کوچک جا داد، امکان بکار گیری تجهیزات الکترونیکی پیچیده در بسیاری از کاربردها که در آنها وزن و فضا اهمیت حیاتی دارد، نظیر وسایل نقلیه هوایی و فضایی وجود خواهد داشت.
.

زمان پاسخ و سرعت انتقال سیگنال بین مدارها
درصد قطعات مفید که در فرآیند تولید گروهی حاصل میآشود، معمولا بر اثر وجود نقصهایی در پولک Si یا در مراحل ساخت قطعات معیوب نیز بوجود میآآید.

.

.

منبع : دانش ما

لینک منبع:
http://elecdl.com/articles/integrated-circuit/

لینکهای زیر رو هم ببینید:


http://andishehonline.ir/tag/%DA%A9%...-%D8%B3%DB%8C/

http://herfe87.blogfa.com/post-54.aspx