Was Hersteller integrierter Schaltkreise tun:Aufbau der winzigen Kraftpakete hinter moderner Elektronik

Ein Hersteller integrierter Schaltkreise stellt elektronische Halbleiterschaltkreise her, bei denen es sich um kleine elektronische Festkörperkomponenten handelt, die in Mobiltelefonen, Fernsehgeräten und vielen anderen elektronischen Geräten verwendet werden. Festkörpergeräte haben keine beweglichen Teile und bestehen aus Chips auf Siliziumbasis, die Rechen- und elektrische Verarbeitungsfunktionen bieten. Halbleiter ersetzten Mitte des 20. Jahrhunderts Vakuumröhren und frühe mechanische Computerschalter, wodurch Geräte sehr klein werden konnten, aber dennoch viel Rechenleistung enthalten.

Die Herstellung integrierter Schaltkreise erfordert mehrere Schritte und sorgfältig kontrollierte Herstellungsbedingungen, um Kontaminationen zu verhindern. Der Hersteller integrierter Schaltkreise baut Reinräume mit einem sehr hohen Grad an Luftfiltration, um Staub und andere Verunreinigungen zu entfernen, die einen Schaltkreis zerstören können. Mitarbeiter tragen Abdeckungen, die verhindern, dass Staub, Haut oder Haare in den Prozessbereich gelangen, und entfernen und ersetzen diese Abdeckungen, wenn sie den Produktionsbereich verlassen und wieder betreten müssen.

Der erste Schritt bei der Herstellung integrierter Schaltkreise ist die Herstellung von Siliziumwafern, die als Basis des Schaltkreises dienen. Ein Hersteller integrierter Schaltkreise oder ein externer Auftragnehmer reinigt Silizium aus natürlichen Sanden und entfernt alle Verunreinigungen, um einen zylinderförmigen Kristall aus reinem Silizium zu erzeugen. Der Zylinder wird dann in dünne Scheiben geschnitten, die einen Durchmesser von mehreren Zoll oder Zentimetern haben können. Diese Wafer werden chemisch gereinigt und dann wird eine Seite auf eine spiegelähnliche Oberfläche poliert, die die Basis des integrierten Schaltkreises bildet.

Polierte Wafer werden dann in einem Prozess reinem Sauerstoff ausgesetzt, wodurch eine sehr dünne Schicht aus Siliziumdioxid entsteht. Sauerstoff reagiert mit dem reinen Silizium auf dem Wafer, wodurch ein kleiner Teil des Siliziums auf der Waferoberfläche verbraucht wird. Das entstehende Siliziumdioxid wird molekular an das darunter liegende reine Silizium gebunden und kann später nur durch chemische Verarbeitung entfernt werden.

Die nächsten Schritte eines Herstellers integrierter Schaltkreise sind ein wiederholter Prozess des Maskierens, Belichtens, Ätzens und Reinigens. Ein integrierter Schaltkreis ist ein elektronischer Schaltkreis, der aus dünnen Schichten aus elektrisch leitendem Material besteht, die durch Schichten aus Nichtleitern getrennt sind. Beim Maskieren wird eine Schablone oder ein Design der ersten Schaltkreisschicht auf dem Siliziumwafer platziert.

Zunächst wird ein Material namens Fotolack auf die Waferoberfläche aufgetragen, mit der Maske darüber. Der Fotolack wird Licht ausgesetzt, was eine chemische Härtungsreaktion des belichteten Materials hervorruft. Wenn die Maske entfernt wird, kann der ungehärtete Fotolack in einem als Ätzen bezeichneten Prozess entfernt werden.

Ein Hersteller integrierter Schaltkreise wiederholt diese Schritte und fügt dem Wafer leitende oder nicht leitende Schichten hinzu, um elektronische Schaltkreise aufzubauen. Viele kleine integrierte Schaltkreise werden auf einmal auf einem Wafer hergestellt und in späteren Schritten auseinandergeschnitten, sobald die Schaltkreise fertiggestellt sind. Die letzten Schritte bestehen darin, den einzelnen Schaltkreisen elektrische Verbindungen hinzuzufügen, damit sie auf Leiterplatten platziert werden können, die in Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet werden.

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