كيف تصنع الرقائق الإلكترونية وما هي أهميتها ؟
الرقائق الالكترونية لها اهمية قصوى
لذلك مؤخرا زاد ما يعرف ب مشكلة الرقائق الالكترونية
وجميع الناس فى كل دول العالم تسال عن متى تنتهي مشكلة الرقائق الالكترونية
والرقائق الالكترونية وتايوان
ما هو السبب الحقيقي وراء صناعة الرقائق الالكترونية هذه التقنية شديدة
الخصوصية ؟
- النمو السكاني السريع
- ظهور المدن الكبرى
- زيادة ندرة الموارد الطبيعية
النواة
الأساسية لكل مجتمع حديث هي اشباه الموصلات
الإلكترونيات الدقيقة في الغالب مخفية عن
المجتمع .
ومع ذلك ، فهي رفيق دائم في حياتنا اليومية.
إنها تساهم بشكل كبير في التطوير المستمر ورقمنة عالمنا هذا .
ولكن —
لماذا الإلكترونيات الدقيقة واشباه الموصلات مهمة للغاية ؟
الإلكترونيات الدقيقة electronic chips
هي المفتاح لتزويد
سكان العالم المتزايدين بالطاقة
وتلبية متطلبات مستويات معيشية أعلى
تقليل
تأثيرنا على البيئة.
كما تمهد الإلكترونيات الدقيقة الطريق
لمفاهيم التنقل الذكي
إدارة الطاقة بكفاءة والتخزين الآمن ونقل البيانات.
سواء كنا على دراية بذلك أم لا ، يتم التحكم
في عدد لا يحصى من التجارب والمعاملات اليومية بواسطة أنظمة إلكترونية دقيقة
متطورة للغاية.
هذه الرقائق الصغيرة غير المرئية هي بالفعل
جزء لا يتجزأ من حياتنا.
كل شيء يبدأ بالرمال
لكن هذا ليس كل شيء. لإن إنتاج أشباه الموصلات عملية شديدة التعقيد.
بدءًا من الرمال كمواد خام ، يجب إكمال العديد والعديد من خطوات التصنيع الأخرى حتى يتم الإنتهاء من المنتج النهائي.
تبدأ جميع الرقائق بمواد خام بسيطة للغاية:
الرمال والرقائق الالكترونية.
يحتاج فى البداية إلى عمليات كيميائية وفيزيائية
معقدة جدا لإنشاء سبيكة سليكون أحادية البلورية نقية من الرمال ،تسمى boule ، مع ذرة شائبة واحدة فقط لكل عشرة ملايين
ذرة سيليكون.
ثم يتم قطع الرقائق الرقيقة للغاية من كرات
السيليكون باستخدام تقنية نشر خاصة. هذه الرقائق هي اللبنات الأساسية لإنتاج
الرقائق اللاحقة. يتم تصنيعها بأقطار مختلفة.
الأحجام الأكثر شيوعًا هي 150 و 200 و 300
ملم.الرقائق ذات الأقطار الكبيرة توفر مساحة
أكبر للرقائق.
السيليكون من الرمال لتصنيع الرقائق الالكترونية
السيلكيون هو أشباه الموصلات.
هذا يعني أنه يمكنه توصيل الكهرباء والعمل
أيضًا كعازل.
للسماح لها بأن تصبح موصلة ، يتم إضافة
كميات صغيرة من ذرات معينة كشوائب إلى الرقاقة.
يجب أن تحتوي ذرات الشوائب هذه على عدد من
الإلكترونات الخارجية يكون إما واحدًا أكثر أو أقل من السيليكون. اعتمادًا على عدد
الإلكترونات الخارجية ، تحصل المادة على موصلة p أو n موصلة.
تُبنى الترانزستورات على الطبقات p و n الموصلة الموجودة في رقاقة مخدرة.
الترانزستورات اهميتها فى الدوائر الالكترونية
هي أصغر وحدات التحكم في الرقائق الدقيقة.
مهمتهم هي التحكم في الفولتية والتيارات الكهربائية وهم إلى حد بعيد أهم مكونات
الدوائر الإلكترونية. ولكن كيف يتم إنشاء هذه الطبقات على رقاقة؟
كيف يتم إنشاء هذه الطبقات
على رقاقة؟
تبدأ عملية تصنيع الرقائق من الرقائق بمرحلة
التخطيط والتصميم.
تتكون الرقائق شديدة التعقيد من مليارات
الترانزستورات المتكاملة والمتصلة ، مما يتيح بناء دوائر معقدة مثل المتحكمات
الدقيقة والرقائق المشفرة على سطح أشباه الموصلات يبلغ حجمه بضعة ملليمترات مربعة
فقط.
يستدعي العدد الهائل للمكونات عملية تصميم مركزة
ومعقدة ومتعمقة. وهذا يستلزم
تحديد وظائف الرقاقة .ومحاكاة خصائصها التقنية والفيزيائية
ثم اختبار وظائفها والعمل على توصيلات
الترانزستور الفردية.
مرحلة التصنيع
بادئ ذي بدء ،
- يتأكسد سطح الرقاقة في فرن عالي الحرارة
يعمل عند حوالي ألف درجة مئوية لتكوين طبقة غير موصلة.
بعد ذلك ،
- يتم
توزيع مادة مقاومة طلاء للطبقات بشكل موحد على هذه الطبقة غير الموصلة باستخدام
قوة الطرد المركزي. - تخلق عملية الطلاء هذه طبقة حساسة للضوء.
- يتم بعد ذلك تعريض الرقاقة للضوء من خلال
القناع الضوئي في آلات التعرض الخاصة المعروفة باسم steppers. - ثم تطوير المنطقة المكشوفة لنمط الرقاقة ،
لتكشف عن طبقة الأكسيد الموجودة بالأسفل.يبقى الجزء غير المكشوف كما هو ، ويحمي طبقة
الأكسيد. - بعد ذلك ، يتم حفر الطبقة المكشوفة من
الأكسيد في المناطق التي تم تطويرها باستخدام النقش الرطب أو البلازما. - ثم يتم تطبيق مقاوم الضوء مرة أخرى ، وتتعرض
الرقاقة للضوء من خلال القناع. - يتم تجريد مقاوم الضوء المكشوف مرة أخرى.
الخطوة التالية هي عملية التنشيط.
- حيث يتم إدخال ذرات الشوائب في السيليكون
المكشوف. - يتم استخدام غرس الأيونات لإطلاق ذرات
الشوائب في السيليكون.هذا يغير موصلية السيليكون المكشوف بواسطة
كسور الميكرومتر. - بعد إزالة بقايا مقاوم الضوء ، يتم تطبيق
طبقة أكسيد أخرى. تخضع الرقاقة لدورة أخرى من تطبيق مقاوم للضوء ،والتعرض من خلال القناع والتعرية. - ثم حفر ثقوب التلامس لتوفير الوصول إلى
الطبقات الموصلة ، مما يتيح دمج جهات الاتصال والتوصيلات البينية في الرقاقة. مرة
أخرى ، - يتم تطبيق مقاوم الضوء والقناع لإعطاء طبقة
العزل فوق الوصلات البينية اللمسة النهائية التي تتطلبها ، - يتم استخدام عملية كيميائية ميكانيكية
لتلميع المواد الزائدة بدقة ميكرومتر. - يمكن تكرار هذه الخطوات الفردية عدة مرات في
عملية التصنيع حتى تكتمل الدائرة المتكاملة. - اعتمادًا على حجم ونوع الرقاقة ، ستحتوي
الرقاقة الآن على أي شيء يتراوح من عدة عشرات إلى آلاف الرقائق.
مرحلة التجميع
المرحلة الأخيرة من التصنيع هي التجميع هنا
،
يتم وضع الرقائق الفردية في حزمة ويتم إرفاق الحزم النهائية.
والنتيجة ستكون هي جهاز شبه موصل نهائي ،
يمكن تركيبه على لوحات الدوائر باستخدام أنواع مختلفة من المحطات الطرفية.
يمكن تحقيق أكثر من ألف اتصال وتواصل.
تعد المستويات العالية من الدقة والجودة
ضرورية في كل مرحلة من مراحل سير العمل –
- بدءًا من إنتاج كرات السيليكون
- مرورًا بتصنيع غرف الأبحاث
- إلى مراقبة الجودة
لذلك كانت عملية فى غاية الأهمية والتعقيد من أجل تقديم هذه المكونات أو الرقائق
الإلكترونية واشباه الموصلات الصغيرة التي
لها تأثير كبير على حياتنا – اليوم وفي المستقبل.