Was ist der Halbleiterfertigungsprozess?
Halbleiter sind ein allgegenwärtiges Element in der modernen Technologie. Gemessen an ihrer Fähigkeit, Elektrizität zu leiten, liegen diese Geräte zwischen Vollleitern und Isolatoren. Sie werden als Teil einer digitalen Schaltung in Computern, Radios, Telefonen und anderen Geräten verwendet.
Der Halbleiterherstellungsprozess beginnt mit dem Basismaterial. Halbleiter können aus einem von einem Dutzend solcher Materialien hergestellt werden, einschließlich Germanium, Galiumarsenid und mehreren Indiumverbindungen wie Indiumantimonid und Indiumphosphid. Das beliebteste Basismaterial ist Silizium aufgrund seiner geringen Produktionskosten, seiner einfachen Verarbeitung und seines Temperaturbereichs.
Am Beispiel von Silizium beginnt der Halbleiterfertigungsprozess mit der Herstellung von Siliziumwafern. Zunächst wird das Silizium mit einer Diamantsäge in runde Scheiben geschnitten. Diese Wafer werden dann nach Dicke sortiert und auf Beschädigungen überprüft. Eine Seite des Wafers wird dann in einer Chemikalie geätzt und spiegelglatt poliert, um alle Verunreinigungen und Beschädigungen zu entfernen. Chips sind auf der glatten Seite aufgebaut.
Auf die polierte Seite des Siliziumwafers wird eine Schicht aus Siliziumdioxidglas aufgebracht. Diese Schicht leitet keine Elektrizität, hilft jedoch, das Material für die Photolithographie vorzubereiten. Der Herstellungsprozess bringt auch Schichten von Schaltungsmustern auf den Wafer auf, nachdem er mit einer Schicht aus Photoresist, einer lichtempfindlichen Chemikalie, beschichtet wurde. Das Licht wird dann durch ein Fadenkreuz und eine Linsenmaske gestrahlt, so dass das gewünschte Schaltungsmuster auf den Wafer aufgedruckt wird.
Das Fotoresistmuster wird unter Verwendung einer Anzahl von organischen Lösungsmitteln abgewaschen, die in einem als Veraschen bezeichneten Prozess zusammengemischt werden. Der Prozess führt zu einem dreidimensionalen Wafer (3D). Der Wafer wird dann mit feuchten Chemikalien und Säuren gewaschen, um Verunreinigungen und Rückstände zu entfernen. Durch Wiederholen des gesamten Fotolithografieprozesses können mehrere Schichten hinzugefügt werden.
Nach dem Aufbringen der Schichten werden Bereiche des Siliziumwafers Chemikalien ausgesetzt, um diese weniger leitfähig zu machen. Dies geschieht unter Verwendung von Dotierungsatomen, um Siliciumatome in der Struktur des ursprünglichen Wafers zu verschieben. Es ist schwierig zu steuern, wie viele Dotierungsatome in einen Bereich implantiert werden.
Die letzte Aufgabe bei der Herstellung von Halbleitern ist die Beschichtung der gesamten Waferoberfläche mit einer dünnen Schicht leitenden Metalls. Normalerweise wird Kupfer verwendet. Die Metallschicht wird dann poliert, um unerwünschte Chemikalien zu entfernen. Sobald der Halbleiterfertigungsprozess abgeschlossen ist, werden die fertigen Halbleiter gründlich getestet.