Co je proces výroby polovodičů?

Polovodiče jsou v moderní technologii stále přítomným prvkem. Při posuzování jejich schopnosti vést elektřinu spadají tato zařízení mezi plné vodiče a izolátory. Používají se jako součást digitálního obvodu v počítačích, rádiích, telefonech a dalších zařízeních.

Proces výroby polovodičů začíná základním materiálem. Polovodiče mohou být vyrobeny z jednoho z tuctu takových materiálů včetně germania, arsenidu galium a několika sloučenin india, jako je antimonid india a fosfát india. Nejoblíbenějším základním materiálem je křemík kvůli jeho nízkým výrobním nákladům, jednoduchému zpracování a teplotnímu rozsahu.

Jako příklad je použit křemík, proces výroby polovodičů začíná výrobou křemíkových destiček. Nejprve se křemík nařeže na kulaté oplatky pomocí diamantové pily. Tyto oplatky jsou poté tříděny podle tloušťky a zkontrolovány na poškození. Jedna strana oplatky se pak leptá v chemickém a leštěném zrcátku, aby se odstranily všechny nečistoty a poškození. Čipy jsou postaveny na hladké straně.

Na leštěnou stranu křemíkové destičky se nanese vrstva skla oxidu křemičitého. Tato vrstva nevede elektřinu, ale pomáhá připravit materiál pro fotolitografii. Výrobní proces také aplikuje vrstvy obvodových vzorů na destičku poté, co byla potažena vrstvou fotorezistu, chemikálie citlivé na světlo. Světlo se potom prosvítá sítnicí a maskou čočky, takže požadovaný vzor obvodu je natištěn na oplatku.

Fotorezistové vzorování je odplaveno pomocí řady organických rozpouštědel smíchaných dohromady v procesu zvaném popel. Výsledkem procesu je trojrozměrná destička (3D). Oplatka se poté promyje mokrými chemikáliemi a kyselinami, aby se odstranily veškeré nečistoty a zbytky. Opakováním celého fotolitografického procesu lze přidat více vrstev.

Jakmile jsou vrstvy přidány, jsou oblasti křemíkové destičky vystaveny chemickým látkám, aby byly méně vodivé. To se provádí pomocí dopingových atomů k přemístění atomů křemíku v původní struktuře oplatky. Je obtížné kontrolovat, kolik dopingových atomů je implantováno do jedné oblasti.

Posledním úkolem v procesu výroby polovodičů je povlakování celého povrchu oplatky v tenké vrstvě vodivého kovu. Obvykle se používá měď. Kovová vrstva se potom vyleští, aby se odstranily nežádoucí chemikálie. Po dokončení výrobního procesu polovodičů jsou dokončené polovodiče důkladně testovány.