Hvad er fremstillingsprocessen for halvleder?
Halvledere er et stadigt tilstedeværende element i moderne teknologi. Når de vurderes ud fra deres evne til at lede elektricitet, falder disse enheder mellem fulde ledere og isolatorer. De bruges som en del af et digitalt kredsløb i computere, radioer, telefoner og andet udstyr.
Fremstillingsprocessen for halvleder begynder med basismaterialet. Halvledere kan fremstilles af et af et dusin sådanne materialer, herunder germanium, galiumarsenid og adskillige indiumforbindelser, såsom indiumantimonid og indiumphosphid. Det mest populære basismateriale er silicium på grund af dets lave produktionsomkostninger, enkle behandling og temperaturområde.
Brug af silicium som eksempel begynder halvlederproduktionsprocessen med produktion af siliciumskiver. Først skives silicium i runde skiver ved hjælp af en diamantstippet sav. Disse skiver sorteres derefter efter tykkelse og kontrolleres for skader. Den ene side af skiven ætses derefter i en kemisk og poleret spejlglat for at fjerne alle urenheder og skader. Chips er bygget på den glatte side.
Et lag siliciumdioxidglas påføres den polerede side af siliciumskiven. Dette lag leder ikke elektricitet, men hjælper med at forberede materialet til fotolitografi. Fremstillingsprocessen påfører også lag af kredsløbsmønstre på skiven, efter at den er blevet coatet i et lag af fotoresist, et lysfølsomt kemikalie. Derefter lyses lys gennem en retikulær og en linsemaske, så det ønskede kredsløbsmønster er trykt på skiven.
Fotoresistmønstringen vaskes væk ved hjælp af et antal organiske opløsningsmidler blandet sammen i en proces kaldet aske. Processen resulterer i en skive, der er tredimensionel (3D). Skiven vaskes derefter under anvendelse af våde kemikalier og syrer for at fjerne eventuelle forurenende stoffer og rester. Flere lag kan tilføjes ved at gentage hele fotolitografiprocessen.
Når lagene er tilføjet, udsættes områder af siliciumskiven for kemikalier for at gøre dem mindre ledende. Dette gøres ved hjælp af dopingatomer til at fortrænge siliciumatomer i den originale skivestruktur. Det er vanskeligt at kontrollere, hvor mange dopingatomer der er implanteret i et hvilket som helst område.
Den sidste opgave i halvlederfremstillingsprocessen er belægningen af hele skivens overflade i et tyndt lag ledende metal. Kobber bruges normalt. Metallaget poleres derefter for at fjerne uønskede kemikalier. Når halvlederproduktionen er færdig, testes de færdige halvledere grundigt.