روش ساخت میکروچیپ ها (ریز تراشه ها)

 

 

میکروکنترلر-سری-ارم

 

ریز تراشه ها یکی از ظریفترین و پیچیده ترین دستگاههایی هستند که تا کنون ساخته شده اند.اگرچه بزرگترین مدار مجتمع به اندازه ناخن شست است،اما طرحی که تمامی جزئیات درون آن را نشان می دهد به اندازه نقشه یک شهر بزرگ با تمام جزئیات آن است.این سطح از پیچیدگی اجازه می دهد تا مدار مجتمع حجمی از کار را که قبلا به وسیله دستگاهی به اندازه یک اتاق انجام می شد به انجام برساند.طراحی و ساخت این دستگاه ها کار بسیار سختی است.رویای انجام کار جدید  توسط تراشه ها ساده است ولی تلاش زیاد و کمک گرفتن از کامپیوتر ها،که خود از تراشه ها ساخته شده اند،لازم است تا جزئیات طراحی را به انجام برساند.فرایند تولید نیز نیازمند مهارت است کار کردن در سطح میکروسکوپی این وسایل نیازمند مواظبتهای فراوان است.

مرحله اول : الگوهای روی هم قرار گرفته

بررسی بسیار وسیعی قبل از آغاز فرآیند هزینه بر ساخت تراشه ها ضروری است.در مراحل اولیه طراحی،کامپیوترها طراحی منطقی و خصوصیات الکتریکی یک تراشه پیشنهادی را بررسی و هر نوع ضعف و اشکال را پیدا می کنند.همچنین مهم است که الگوهای روی هم قرار گرفته که تراشه را می سازند درست به خط شوند.برای تراشه های ساده کاغذ های شفافی  می توانند روی هم قرار بگیرند تا هر نوع اشکالی را آشکار کنند.

ساخت توالی

ویفرهای سیلیکون به وسیله ترکیبی از کارها به مدارهای مجتمع (آی سی) تبدیل می شوند که شامل مراحل زیر است :

ماسک کردن

حک کردن

انتشار

جا کردن یون ها (بمباران کردن ویفر با اتمهای باردار الکتریکی) 

فلزی کردن (ایجاد مسیرهای اتصال دهنده اجزا)

هر ویفر ممکن است به حدود ۱۰۰ تراشه یا بیشتر تبدیل شود.فقط تعداد کمی از مراحل،اینجا توضیح داده شده اند.در هر مرحله ممکن است اشتباهاتی به وجود آید.یک ذره غبار ممکن است تراشه را از بین ببرد.یک اشتباه در فرآیند ممکن است دسته ای از ویفرهای یک خط تولید را خراب کند.برای ایجاد ریزتراشه ها با عملکرد خوب باید توجه بسیار زیادی را معطوف کرد،زیرا می تواند باعث موفقیت یا شکست یک فعالیت اقتصادی شود.

مرحله ۲-ماسک نور

ماسک نور جهت تهیه یک الگوی میکروسکوپی روی ویفر سیلیکونی به کار می رود.ویفر ابتدا در معرض اکسیژن قرار می گیرد تا یک لایه غیر قابل نفوذ اکسید روی آن را بپوشاند.سپس فرآیند فتوگرافیک با کندن اکسیدها از روی ویفر الگو را ایجاد می کند.این سبب می شود که مناطقی از سیلیکون به صورت لخت باقی بمانند که آماده طی کردن مراحل بعدی هستند.

چک کردن الگو

اگر چه کامپیوترها میزان زیادی از طراحی تراشه ها را انجام می دهند،الگوهای ایجاد شده پس از این که توسط ماشین هایی همانند دستگاههای غول پیکر فتوکپی رنگی دیجیتال، به وسیله طراحان چک می شوند.

مرحله ۳ : انتشار ناخالصی ها

ویفر ها تا یک دمای بالا حرارت داده می شوند و در معرض ترکیبات شیمیایی که اتم های ناخالصی دارند قرار می گیرند تا اجزای مدار در این مرحله را بسازند.دسته های ویفرها سپس وارد کوره می شوند.در کوره،اتم ها فقط به اجزایی منتشر و افشانده می شوند که به وسیله فرآیندهای قبلی ماسک کردن و حک کردن آزاد مانده اند.قبل از این که مدار کامل شود ویفرها چندین بار از این مراحل عبور می کنند.کنترل زمان و حرارت بسیار مهم هستند چرا که این فاکتورها در انتشار اهمیت دارند و یک اثر چشمگیر را بر خصوصیات ترانزیستورها در تراشه دارند.مقیاس میکروسکوپی این دستگاه ها نیازمند آن است که کارگران در اتاق های بسیار تمیز و با استفاده از ماسک و لباس های شبیه جراحان کار کنند چرا که کوچک ترین ذره غبار می تواند یک ترانزیستور را از کار بیندازد.

مرحله ۴ : تست کردن پروب ها

پس از اینکه سری کامل مراحل انجام شد،(شامل مراحل مختلف مثل فلزی کردن که اینجا نشان داده نشده است).ویفرهای تمام شده جهت تست کردن آماده هستند.هر ویفر حاوی تعدادی از تراشه های کنترل است که می توانند جهت اطمینان از صحت تمامی مراحل مورد بررسی قرار گیرند.تک تک تراشه ها از یک چرخه بررسی می گذرند.در هر کدام که شکست وجود دارد جهت خروج نشانه گذاری می شوند.تست ها به وسیله پروب های حساس و ظریفی به کمک کامپیوتر انجام می گیرد.اگر شرکت سازنده می خواهد که از تراشه ها سود ببرد باید میزان خرابی در این مرحله کم باشد.

مرحله ۵ : بسته شدن با سیم ها

تراشه های بریده شده از ویفرها حالا به جهان خارج وصل می شوند.با استفاده از یک فرآیند جوشکاری سرد،سیم های بسیار نازک طلا به صفحه های ظریف تشکیل شده اطراف لبه های تراشه ها در طول مرحله فلزسازی،بسته می شود.جهت قرار دادن تراشه در خط بستن سیم،یک میکروسکوپ لازم است.فرآیند خودکار از طریق میکروسکوپ بر روی یک صفحه تلویزیون بررسی می شود.دیگر سر سیم ها به پایه هایی وصل می شوند که تراشه را به فیبر مدار چاپی متصل می کنند.

مرحله ۶ : بسته بندی کردن تراشه

تراشه و سیم های متصل کننده آن در یک بسته بندی سرامیک یا پلاستیکی قرار می گیرند.بسته بندی های سرامیکی زمانی به کار میروند که تراشه گرمای زیادی تولید می کند و یا می بایست گرمای زیادی را تحمل کند.این تراشه یک تراشه مجتمع سازی شده در اندازه کوچک است

مرحله ۷ : جزئی از سیستم

تراشه های بسته بندی شده جهت استفاده در محصولات،برای تولید کنندگان دیگر فرستاده می شوند.مدارهای مجتمع مختلفی با اندازه های مختلف جهت تولید یک سیستم کارا نیاز هستند.تراشه های بزرگ و پیچیده اکثریت کار را انجام می دهند،اما تراشه های ساده تر،که گاهی به طور کلی با عنوان ((منطق چسب)) شناخته می شوند،جهت اتصال تراشه های بزرگ به یکدیگر و کنترل آنها مورد نیازند.بزرگترین تراشه ها ممکن است هر کدام در حدود یک میلیون ترانزیستور داشته باشند.

منبع : آموزش برق و الکترونیک مدار سبز

درباره نویسنده

مطالب مرتبط

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *