Che cos'è il processo di produzione di semiconduttori?
I semiconduttori sono un elemento sempre presente nella tecnologia moderna. Quando giudicati dalla loro capacità di condurre l'elettricità, questi dispositivi rientrano tra i conduttori completi e gli isolanti. Sono utilizzati come parte di un circuito digitale in computer, radio, telefoni e altre apparecchiature.
Il processo di produzione dei semiconduttori inizia con il materiale di base. I semiconduttori possono essere fatti da una di una dozzina di tali materiali tra cui germanio, arsenuro di galium e diversi composti di indio come l'antimonide di indio e il fosfuro di indio. Il materiale di base più popolare è il silicio a causa del suo basso costo di produzione, della semplice lavorazione e della gamma di temperature.
Usando il silicio come esempio, il processo di fabbricazione dei semiconduttori inizia con la produzione di wafer di silicio. Innanzitutto, il silicio viene tagliato in wafer rotondi utilizzando una sega a punta di diamante. Questi wafer vengono quindi ordinati in base allo spessore e controllati per eventuali danni. Un lato del wafer viene quindi inciso in un prodotto chimico e lucidato a specchio per rimuovere tutte le impurità e danni. I chip sono costruiti sul lato liscio.
Uno strato di vetro al biossido di silicio viene applicato sul lato lucido del wafer di silicio. Questo strato non conduce l'elettricità, ma aiuta a preparare il materiale per la fotolitografia. Il processo di fabbricazione applica anche strati di schemi circuitali al wafer dopo che è stato rivestito in uno strato di fotoresist, una sostanza chimica sensibile alla luce. La luce viene quindi illuminata attraverso un reticolo e una maschera per lenti in modo che il motivo del circuito desiderato sia impresso sul wafer.
Il pattern di fotoresist viene rimosso mediante una serie di solventi organici miscelati insieme in un processo chiamato incenerimento. Il processo si traduce in un wafer tridimensionale (3D). Il wafer viene quindi lavato usando prodotti chimici e acidi umidi per eliminare eventuali contaminanti e residui. È possibile aggiungere più strati ripetendo l'intero processo di fotolitografia.
Una volta aggiunti gli strati, le aree del wafer di silicio vengono esposte alle sostanze chimiche per renderle meno conduttive. Questo viene fatto usando atomi di drogaggio per spostare gli atomi di silicio nella struttura del wafer originale. È difficile controllare il numero di atomi dopanti impiantati in una sola area.
Il compito finale nel processo di fabbricazione dei semiconduttori è il rivestimento dell'intera superficie del wafer in un sottile strato di metallo conduttore. Di solito viene usato il rame. Lo strato di metallo viene quindi lucidato per rimuovere sostanze chimiche indesiderate. Una volta terminato il processo di fabbricazione dei semiconduttori, i semiconduttori finiti vengono testati accuratamente.