מעגל משולב | ייצור

ייצור

מעגלים משולבים מיוצרים על גבי מצע (substrate), העשוי מחומר מוליך למחצה - בדרך כלל צורן חד־גבישי, ועבור יישומים ייחודיים, גליום ארסניד או אינדיום-פוספיד. בשיטות הייצור ההמוני משתמשים בדרך כלל בפרוסה של חומר הבסיס, שצורתה עיגול קטוּם. פרוסה זו מכונה בעגה המקצועית wafer (ראו פרוסת סיליקון).

שיטת הייצור ההמוני של מעגלים משולבים מבוססת על טכניקות ננוליתוגרפיה של צילום, ונקראת פוטוליתוגרפיה. בשיטה זו, עבור כל שלב בתהליך מיוצרת תבנית (pattern) או מסיכה בעגה מקצועית, המתארת את אזורי ההשפעה של אותו תהליך על פני הפרוסה.

כל שלב בתהליך הייצור מחולק לשלבי המשנה הבאים:

  1. ציפוי הפרוסה בחומר רגיש לאור, הנקרא פוטו-רסיסטור. חומר זה משנה את תכונותיו בעקבות חשיפה לאור – האזורים שנחשפו יגלו תכונות שונות מאלה שלא נחשפו לאור.
  2. חשיפת הפרוסה לאור, העובר דרך מסיכה. המסיכה גורמת לכך שרק חלקים מסוימים של הפרוסה ייחשפו לאור.
  3. איכול סלקטיבי של הפוטו-רסיסטור. הפרוסה מוטבלת בחומר המאכל אך ורק חלקים מסוימים מהפוטו-רסיסטור – או את אלה שנחשפו, או את אלה שלא נחשפו (בתלות בחומר המשמש כפוטו-רסיסטור, ובטיב החומר המאכל).
  4. ביצוע פעולה כימית או פיזית על הפרוסה. בשלב זה, חלקים מסוימים של הפרוסה מכוסים בפוטו-רסיסטור, ומוגנים בפני הפעולה הכימית או הפיזית המופעלת עליו. כך, הפעולה הכימית או הפיזית משפיעה רק על חלקים מסוימים של הפרוסה, ויוצרת בו מבנים בעלי תכונות חשמליות.
  5. חיתוך הפרוסה לפיסות, שכל אחת מהן היא מעגל משולב נפרד.

במהלך תהליך הייצור, מופעלות על הפרוסה פעולות כימיות ופיזיות שונות, בהן:

  • ריבוץ (דפוזיציה) (deposition) – תהליך של השמת שכבות נוספות של חומרים שונים, כגון מתכות על גבי הבסיס. הריבוץ יכול להיות כימית, כלומר מבוסס על תגובה כימית, או פיזיקלית, כלומר, מבוסס על תופעות פיזיקליות שונות, כמו נידוף, בו מנדפים את החומר המבוקש על מנת לקבל שכבות שלו באזורים נבחרים על גבי הפרוסה.
  • איכול (etching) – זהו השלב של הרחקת חומרים עודפים מהבסיס על מנת ליצור את המסיכה. מבחינים בין איכול רטוב (איכול בעזרת חומרים נוזליים, לרוב תמיסות), לבין איכול יבש (איכול בעזרת גז או פלזמה).
  • אילוח (doping) – הוספת זיהומים למוליך למחצה על מנת לשנות את מוליכותו החשמלית.
  • חימצון
  • גידול שכבות דקות

בעזרת התהליכים המתוארים לעיל ניתן ליצור את המרכיבים השונים של המעגל ואת החיבורים שביניהם, העשויים בדרך-כלל אלומיניום או נחושת. כך, למשל, על-מנת ליצור קבל בטכנולוגיית המעגל המשולב, יש ליצור שתי שכבות מוליכות, אשר ביניהן שכבה מבודדת. בתום תהליך ייצור השבב, הוא מועבר לבדיקה על-מנת לוודא שהשבב מתפקד בצורה תקינה.