ไมโครชิปจัดอยู่ในพวกสิ่งประดิษฐ์ที่มีความละเอียดประณีตมากที่สุดเท่าที่เคยทำกันมาถึงแม้วงจรเบ็ดเสร็จความจุมากที่สุด
จะเท่ากับขนาดของเล็บหัวแม่มือเท่านั้นก็ตาม แต่ภาพลายเส้นแสดงทุกส่วนของมันดูเหมือนจะโตกว่าแผนที่รายละเอียดของเมือง
ใหญ่ๆเสียอีกวงจรเบ็ดเสร็จซึ่งทำงานที่มีความซับซ้อนระดับนี้ถ้าเป็นเมื่อก่อนต้องใช้อุปกรณ์เต็มห้องการออกแบบและการสร้าง
สิ่งประดิษฐ์ดังกล่าวนับว่าเป็นงานที่ท้าทายเป็นการง่ายที่จะฝันถึงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆที่ใช้ชิปแต่ในความเป็นจริงแล้วจะต้องใช้ความ
รายละเอียดทั้งหมดของการออกแบบ ด้านกระบวนการผลิตยังต้องอาศัยความชำนาญด้วยเช่นกันการทำงานกับสิ่งประดิษฐ์ที่เล็ก
ขนาดนี้จึงต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่ง



การตรวจแบบ    แบบวงซ้อนทับกัน
   หน้ากากบังแสง    การแพร่สารที่เติม
การตรวจสอบโดยใช้ลวด การเชื่อมต่อด้วยเส้นลวด
  การบรรจุชิป ส่วนหนึ่งของระบบ

ผู้เขียน : รศ. ยุทธ อัครมาส
เรียบเรียงจาก : หนังสืออิเลกทรอนิกส์ หน้าที่ 54




การตรวจแบบ

แม้ว่าจะใช้คอมพิวเตอร์ทำงานเกือบทั้งหมดในกระบวนการออกแบบชิปแต่แบบที่ทำขึ้นแล้วนี้จะ
ต้องถูกตรวจสอบโดยผู้ออกแบบหลังจากที่พิมพ์ออกมาด้วยเครื่องจักรซึ่งดูราวกับเครื่องถ่ายสำ
เนาสีขนาดยักษ์ลำดับการผลิต จากเวเฟอร์ซิลิคอนจนเป็นวงจรเบ็ดเสร็จได้นั้นจะต้องผ่านขั้นตอน
ซึ่งประกอบด้วยการทำหน้ากากบัง(masking) การกัดเซาะ (etching) การแพร่ (diffusion)
การทำให้มีประจุ (ion implantation) และการสร้างรอยโลหะเชื่อมส่วนประกอบ (metallization)
เวเฟอร์แต่ละชิ้นนำมาทำเป็นชิปได้นับร้อยๆอันที่เสนอไว้นี้ไม่ครบทุกขั้นตอน อาจเกิดความผิดพลาด
ที่ขั้นตอนใดก็ได้แค่เพียงผงฝุ่นก็ทำให้ชิปใช้การไม่ได้แล้วความผิดพลาดใดๆที่เกิดขึ้นในกระบวน
การทำความเสียหายต่อเวเฟอร์ชุดนั้นทั้งหมดได้ไมโครชิปที่ดีเกิดขึ้นจากความเอาใจใส่พิถีพิถันใน
รายละเอียดทุกขั้นตอน และนี่คือความแตกต่างระหว่างความสำเร็จและความผิดพลาดทางธุรกิจประการหนึ่ง



  แบบวงซ้อนทับกัน

การตรวจสอบอย่างละเอียดถือว่าเป็นหัวใจสำคัญก่อนจะเริ่มเข้าสู่กระบวนการ
ผลิตชิปที่แสนจะแพงแบบของชิปที่เสนอมาขั้นแรกจะต้อง  ตรวจสอบทางด้าน
ตรรกศาสตร์และลักษณะเฉพาะทางไฟฟ้าโดยใช้คอมพิวเตอร์เพื่อชี้ความบก
พร่องบางอย่างสิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือแบบต้องวางซ้อนทับกันอย่างแม่น
ยำในการทำให้เป็นชิป สำหรับชิปธรรมดาเพียงแค่นำแผ่นใสอย่างเช่นที่เห็นนี้
มาวางซ้อนทับกันให้สนิทก็จะชี้ให้เห็นความคลาดเคลื่อนได้




 หน้ากากบังแสง

หน้ากากบังแสงใช้สร้างแบบลายฉลุระดับจุลภาคบนเวเฟอร์ขั้นแรกผ่านออกซิเจนไปบน
เวเฟอร์เพื่อเคลือบให้เป็นออกไซด์ที่ไม่มีปฏิกิริยา จากนั้นกระบวนการถ่ายภาพจะสร้าง
ลายฉลุตามแบบโดยเซาะออกไซด์ทิ้งไปปล่อยให้เหลือบริเวณซิลิคอนที่ไม่มีออกไซด์พร้อม
สำหรับดำเนินการขั้นต่อไป




การแพร่สารที่เติม

เวเฟอร์ถูกทำให้ร้อนจนมีอุณหภูมิสูงเพื่อที่จะรับสารประกอบเคมีซึ่งมีอะตอมของสารที่เติม
ซึ่งจำเป็นในการสร้างบางส่วนของวงจรที่กำลังจะดำเนินการในขั้นนี้เวเฟอร์ทั้งชุดถูกป้อนเข้า
ไปในเตาเผาที่นี่อะตอมจะแพร่เข้าไปเฉพาะบริเวณส่วนผิวที่ไม่ถูกเคลือบหลังจากผ่านการทำ
หน้ากากบังแสงและการกัดเซาะแล้วเวเฟอร์จะต้องผ่านขั้นตอนการทำหน้ากากบังแสงการ
กัดเซาะและการแพร่ซ้ำหลายครั้งจนกว่าวงจรจะเสร็จสมบูรณ์การควบคุมเวลาและอุณหภูมิ
จัดเป็นเรื่องที่ต้องคำนึงถึงในขั้นตอนการแพร่เนื่องจากมันมีผลสำคัญต่อสมบัติของทรานซิส
เตอร์บนชิปเมื่อทำเสร็จแล้วสัดส่วนในระดับจุลภาคของสิ่งประดิษฐ์เหล่านี้จำเป็นต้องให้ผู้
ปฏิบัติดำเนินการภายในห้องที่สะอาดมากที่สุดโดยมีผ้าปิดจมูกปากคลุมผมและสวมเสื้อกาวน์
เช่นเดียวกับศัลยแพทย์ทั้งนี้เพราะผงที่เล็กที่สุดของฝุ่นจะไปขัดขวางจนทำทรานซิสเตอร์ไม่
สำเร็จ




การตรวจสอบโดยใช้ลวด

หลังจากดำเนินการตามลำดับขั้นเสร็จสิ้นแล้วยังมีอีกหลายขั้นตอนเช่นการทำให้เป็น
รอยเส้นโลหะซึ่งไม่ได้กล่าวถึงเวเฟอร์ที่พร้อมที่จะตรวจสอบทุกตัวรวมทั้งชิปควบคุม
จำนวนหนึ่งถูกนำไปตรวจเพื่อให้แน่ใจว่าทุกขั้นตอนได้ดำเนินการมาอย่างถูกต้องชิป
ถูกนำมาตรวจสอบทีละตัว เมื่อพบว่าตัวใดบกพร่องก็จะทำเครื่องหมายเพื่อกำจัดทิ้ง
ในการตรวจสอบเขาใช้ลวดเส้นบาง ๆ ที่ควบคุมการทำงานโดยคอมพิวเตอร์อัตรา
การเสียหายต่ำที่ตรวจพบในขั้นนี้ถือว่าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับบริษัทผู้ผลิตชิปที่ต้องการ
จะทำกำไร




การเชื่อมต่อด้วยเส้นลวด

หลังจากที่ตัดชิปแต่ละตัวออกจากเวเฟอร์แล้ว ขั้นต่อไปต้องทำให้ติดต่อกับ
โลกภายนอกโดยใช้กระบวนการเชื่อมเย็นเพื่อเชื่อมลวดทองคำเส้นเล็กมาก
เข้ากับติ่งขนาดเล็กจิ๋วรอบขอบชิปที่ทำขึ้นในขั้นทำให้เกิดรอยเส้นโลหะการ
จัดเรียงชิปเข้ากับเครื่องเชื่อมลวดต้องอาศัยกล้องจุลทรรศน์กระบวนการนี้
ถูกเฝ้าสังเกตผ่านกล้องจุลทรรศน์มาปรากฎบนจอโทรทัศน์ส่วนปลายอีกข้าง
หนึ่งของเส้นลวดจะถูกเชื่อมกับขาที่ใช้ต่อชิปเข้ากับแผงวงจร




 การบรรจุชิป

ชิปรวมทั้งเส้นลวดที่ต่ออยู่ถูกหุ้มไว้ในกล่องพลาสติกแข็งหรือเซรามิกกล่องหุ้มเซรามิก
ใช้ในชิปที่ร้อนหรือชิปที่จะต้องทนต่ออุณหภูมิสูง รูปนี้เป็นชิปของวงจรเบ็ดเสร็จขนาดเล็ก


 

 



ส่วนหนึ่งของระบบ

ชิปที่มีกล่องหุ้มแล้วจะถูกส่งไปยังผู้ผลิตรายอื่น ๆ เพื่อนำไปประกอบผลิต
ภัณฑ์ต่อไปการสร้างระบบที่ทำงานได้จำเป็นต้องใช้วงจรเบ็ดเสร็จทุกขนาด
ชิปขนาดใหญ่ซับซ้อนจะเหมาะงานไปทำเกือบทั้งหมดแต่ชิปธรรมดาที่ทำงาน
ง่ายๆ บางครั้งเรียกรวมกันว่าพวก "ตรรกะติดกาว"(glue logic) จำเป็นต้อง
ใช้เพื่อเชื่อมและควบคุมชิปขนาดใหญ่ชิปขนาดใหญ่ที่สุดตัวหนึ่งอาจบรรจุ
ทรานซิสเตอร์ไว้มากกว่าล้านชิ้น