Τι κάνει ένας κατασκευαστής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων;

Ένας κατασκευαστής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων παράγει ηλεκτρονικά κυκλώματα ημιαγωγών, τα οποία είναι μικρά ηλεκτρονικά εξαρτήματα στερεάς κατάστασης που χρησιμοποιούνται σε κινητά τηλέφωνα, τηλεοράσεις και πολλές άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Οι συσκευές στερεάς κατάστασης δεν έχουν κινούμενα μέρη και είναι κατασκευασμένες από τσιπ με βάση το πυρίτιο που παρέχουν υπολογιστική και ηλεκτρική ικανότητα επεξεργασίας. Οι ημιαγωγοί αντικατέστησαν τους σωλήνες κενού και τους πρώιμους μηχανικούς διακόπτες υπολογιστών στα μέσα του 20ου αιώνα, επιτρέποντας στις συσκευές να γίνουν πολύ μικρές, αλλά να περιέχουν μεγάλη υπολογιστική ισχύ.

Η παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων απαιτεί πολλά βήματα και προσεκτικά ελεγχόμενες συνθήκες κατασκευής για την αποφυγή μόλυνσης. Ο κατασκευαστής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κατασκευάζει καθαρούς χώρους που χρησιμοποιούν πολύ υψηλά επίπεδα φιλτραρίσματος αέρα για την αφαίρεση της σκόνης και άλλων ρύπων που μπορούν να καταστρέψουν ένα κύκλωμα. Οι εργαζόμενοι φορούν καλύμματα που εμποδίζουν τη σκόνη, το δέρμα ή τις τρίχες να εισχωρήσουν στην περιοχή της διαδικασίας και θα αφαιρέσουν και θα αντικαταστήσουν αυτά τα καλύμματα εάν πρέπει να φύγουν και να εισέλθουν ξανά στην περιοχή παραγωγής.

Το πρώτο βήμα για την παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι η δημιουργία πλακών πυριτίου που χρησιμοποιούνται ως βάση του κυκλώματος. Ένας κατασκευαστής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ή ένας εξωτερικός εργολάβος καθαρίζει το πυρίτιο από τη φυσική άμμο, αφαιρώντας τυχόν ακαθαρσίες για να δημιουργήσει έναν κρύσταλλο σε σχήμα κυλίνδρου κατασκευασμένο από καθαρό πυρίτιο. Στη συνέχεια, ο κύλινδρος κόβεται σε λεπτές γκοφρέτες, οι οποίες μπορεί να έχουν διάμετρο αρκετές ίντσες ή εκατοστά. Αυτές οι γκοφρέτες καθαρίζονται χημικά και στη συνέχεια η μία πλευρά γυαλίζεται σε ένα φινίρισμα που μοιάζει με καθρέφτη που θα είναι η βάση του ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Στη συνέχεια, οι γυαλισμένες γκοφρέτες εκτίθενται σε καθαρό οξυγόνο σε μια διαδικασία που δημιουργεί ένα πολύ λεπτό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου. Το οξυγόνο αντιδρά με το καθαρό πυρίτιο στη γκοφρέτα, το οποίο καταναλώνει μια μικρή ποσότητα πυριτίου στην επιφάνεια της γκοφρέτας. Το προκύπτον διοξείδιο του πυριτίου συνδέεται μοριακά με το καθαρό πυρίτιο από κάτω του και δεν θα αφαιρεθεί αργότερα παρά μόνο με χημική επεξεργασία.

Τα επόμενα βήματα που χρησιμοποιούνται από έναν κατασκευαστή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι μια επαναλαμβανόμενη διαδικασία κάλυψης, έκθεσης στο φως, χάραξης και καθαρισμού. Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που σχηματίζεται από λεπτά στρώματα ηλεκτρικά αγώγιμου υλικού που χωρίζονται από στρώματα μη αγωγών. Η κάλυψη τοποθετεί ένα πρότυπο ή σχέδιο του πρώτου στρώματος κυκλώματος πάνω στη γκοφρέτα πυριτίου.

Αρχικά, ένα υλικό που ονομάζεται φωτοανθεκτικό τοποθετείται στην επιφάνεια της γκοφρέτας, με τη μάσκα από πάνω. Το φωτοανθεκτικό εκτίθεται στο φως, το οποίο προκαλεί μια χημική αντίδραση σκλήρυνσης οποιουδήποτε εκτεθειμένου υλικού. Όταν αφαιρεθεί η μάσκα, το μη σκληρυμένο φωτοανθεκτικό μπορεί να αφαιρεθεί με μια διαδικασία που ονομάζεται χάραξη.
Ένας κατασκευαστής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων επαναλαμβάνει αυτά τα βήματα, προσθέτοντας στρώματα αγωγού ή μη αγωγού στη γκοφρέτα για την κατασκευή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Πολλά μικρά ολοκληρωμένα κυκλώματα κατασκευάζονται σε μια γκοφρέτα ταυτόχρονα και αποκόπτονται σε μεταγενέστερα βήματα μόλις ολοκληρωθούν τα κυκλώματα. Τα τελευταία βήματα είναι η προσθήκη ηλεκτρικών συνδέσεων στα μεμονωμένα κυκλώματα, ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν σε πλακέτες κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.