DK科学:微电子
微电子学将电路缩小到微观尺寸。它是从电脑到移动电话等技术背后的力量。它来自于一个重要的发明?在硅表面制造晶体管和其他元件的方法。微芯片(也称为硅芯片或集成电路)是一个完整的电路,只有几毫米见方。微芯片既便宜又可靠,使电子设备价格实惠、效率高、体积小。
从沙子中提取的硅在熔炉中熔化。在炽热的熔融硅中加入微小的硅晶种子。一个大晶体在它周围生长,然后慢慢被拉出来,形成一个长长的,香肠形状的纯硅晶体。然后硅香肠被切成非常薄的薄片,称为晶片。使用硅是因为它的电性能可以通过添加杂质来改变。
硅晶圆在充满气体的炉中加热,其中含有另一种元素,如砷。这个过程被称为掺杂,将杂质添加到硅中,改变其电性能。热和化学物质的不同组合形成了硅上的晶体管和其他元件。每片晶圆都要经过掩蔽、蚀刻和掺杂的许多阶段。
计算机控制的测试设备对每个晶圆进行一系列测试,以确保每个芯片都能正常工作。即使操作人员在制造芯片时穿着防护服,一些芯片也会被一粒灰尘破坏。一旦晶圆被切割成芯片,故障就会被标记出来,以便回收。
工程师罗伯特·诺伊斯设计的微芯片是今天使用的微芯片的直接祖先。他利用了他的同事Jean Hoerni发明的一种工艺,在平坦的硅表面上制造晶体管。诺伊斯意识到这种方法是制造微芯片的理想方法,并想出了如何将晶体管与金属薄膜连接在一起的方法。