الرئيسية - مساحة المقالات - طرق تصنيع الدارات المتكاملة

طرق تصنيع الدارات المتكاملة

مراحل إنتاج الدارة المتكاملة وحيدة البلورة:

إن المبدأ التكنولوجي لإنتاج الدارات المتكاملة يعتمد على استخدام السليكون النقي ثم إجراء عدد من العمليات وفق مبدأ التراكم السطحيintegrated planar processes .

مادة البدء للدارة المتكاملة وحيدة البلورة عبارة عن شريحة مسطحة من السيلكون النقي الذي نحصل عليه بمعالجة الرمل مع الكربون، وتتم إشابة هذا السيلكون بشوائب نوع p لتشكل القاعدة الأساسية.
www.4electron.com
يتم إنماء طبقة الايبيتاكسيال epitaxial layer growth فوق القاعدة الأساسية، وهي عبارة عن نمو منتظم لطبقات دقيقة من البلورات السلكونية المشابة بشوائب نوع n ، ويتم توضع عناصر الدارة المتكاملة ضمن هذه الطبقة، حيث يتم عزل العناصر بعضها عن بعضها بواسطة إشابة من النوع p عبر فتح نوافذ على سطح الشريحة والإشابة بهذه الشوائب.

لتبسيط الفكرة؛ نفرض مثلاً أننا نريد إنشاء وصلة pn . دليلنا إلى ذلك التعرف أولاً على آلية فتح النوافذ بطريقة الحفر الضوئي photolithographic، وذلك للحصول على نافذة –أو نوافذ- تتم الإشابة عبرها، نفرض للتوضيح هنا أن القاعدة هنا مشابة بشوائب نوع p ونريد الإشابة حتماً بشوائب نوع n .

يتم تشكيل طبقة من ثنائي أكسيد السيلكون SIO2 على سطح الشريحة السلكونية بواسطة الأكسدة الحرارية عند درجات الحرارة العالية. كما يجب تحضير القناع الضوئي photo mask الذي يحوي أماكن مظلمة –معتمة opaque region- تحدد أماكن فتح جميع النوافذ على طبقة الأكسيد، كما ويوجد ضمن القناع أيضاً أماكن شفافة. ويجب أن نعلم أن لكل مرحلة من مراحل إنتاج الدارة المتكاملة قناع مختلف عن الآخر، وبكل مرحلة يتم أكسدة الشريحة بثاني أكسيد السليكون وإزالته عند نهاية المرحلة.
www.4electron.com
للحصول على النافذة يتم رش مواد تعطي طبقة رقيقة فلمية مقاومة على وجه الشريحة_مستحلب ضوئي photosensitive emulsion_ ، ثم نضع القناع ونعرض المجموعة للأشعة فوق البنفسجية أو أشعة أكس.

11المناطق التي لم تتعرض للأشعة –المناطق الواقعة تحت الأجزاء المظلمة- يتم إزالتها عبر محلول إظهار فلمي developer photo resist . المقاومة المتبقية تقسّى نتيجة تعرضها للأشعة وتتفاعل كقناع ملائم لحفر طبقة الأكسيد.

22يتم حك طبقة الأكسيد باستخدام حمض الهيدروفلوريد – يتم استخدام البلازما في المعالجة المتطورة نتيجة لدقة الحت الذي تقوم به البلازما مقارنة مع الحموض الاخرى – وبالتالي تنكشف المادة نصف الناقلة الموجودة في العمق.

33المقاومة المتبقية طبعاً يتم إزالتها بواسطة مزيج من حمض الكبريت وفوق أكسيد الهيدروجين. والشريحة جاهزة لتقبل الشوائب.
حيث تجلب الشوائب إلى السطح الساخن ويسمح لها بالانتشار نحو الأسفل وكمية الشوائب على السطح تبقى على مستوى ثابت، نعتبر هنا أن الانتشار يتم من منبع شوائب ثابت. هذه الآلية المتبعة في المناطق المسطحة ذات التركيز العالي للشوائب مثل انتشار البواعث n+ .

الآلية الثانية تعتمد على إيقاف منبع الانتشار بعد فترة زمنية محددة بينما تحافظ المادة نصف الناقلة على درجة حرارة عالية، حيث هنا نعتبر أن الانتشار يتم من منبع شوائب محدد. هنا ينخفض تركيز السطح بمرور الزمن. وهذا الانتشار يعتبر أفضل وسيلة للامتداد العميق للطبقات المتوسطة حيث السطوح ذات التركيز المنخفض تعتبر مقبولة مثلاً كقواعد الترانزستور.
نلاحظ في هذا الشكل أننا حصلنا على وصلة pn .

44ي الشكل التالي شرح لكيفية الحصول على ترانزستور npn bjt نحصل على المجمع من خلال طبقة الايبيتاكسيال، أما القاعدة فنحصل عليها عبر فتح نافذة ضمن المجمع والإشابة بشوائب من نوع P ، ثم نفتح نافذة من جديد ضمن القاعدة ونقوم بإشابة من النوع n+ لنحصل على الباعث. وفي كل مرحلة هناك قناع جديد، ونوافذ جديدة لإنتشار الشوائب، ولا ننسى إزالة طبقة أكسيد السليكون عند نهاية كل مرحلة وأكسدتها من جديد عند بداية المرحلة الثانية.
www.4electron.com
الترانزستور الذي سنحصل عليه سيكون له الشكل التالي:

66

آمل أن تكون الفكرة قد وصلت وهذا مجهود شخصي مقتبس من منهاج الجامعة مع مراجع للأشكال التوضيحية من كتب أجنبية…

عن Samer Shatta

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

x

‎قد يُعجبك أيضاً

تعاون بين غوغل وديزني لإنتاج كرتون بين المجرات لإلهام الأطفال أن يهتموا بالبرمجة

لا يمكن أن يكون التعليم هو مجرد تلقين بسيط للمعلومات ضمن صفٍ مدرسي، وبفضل التقنيات ...