Wat doet een fabrikant van een geïntegreerd circuit?
Een fabrikant van geïntegreerde schakelingen produceert elektronische halfgeleidercircuits, kleine elektronische componenten in vaste toestand die worden gebruikt in mobiele telefoons, televisies en vele andere elektronische apparaten. Solid-state apparaten hebben geen bewegende delen en zijn gemaakt van op silicium gebaseerde chips die reken- en elektrische verwerkingsmogelijkheden bieden. Halfgeleiders vervingen vacuümbuizen en vroege mechanische computerschakelaars in het midden van de 20e eeuw, waardoor apparaten erg klein konden worden en toch veel rekenkracht konden bevatten.
Productie van geïntegreerde schakelingen vereist verschillende stappen en zorgvuldig gecontroleerde productieomstandigheden om besmetting te voorkomen. De fabrikant van geïntegreerde schakelingen bouwt schone ruimtes die zeer hoge niveaus van luchtfiltratie gebruiken om stof en andere verontreinigingen te verwijderen die een circuit kunnen ruïneren. Werknemers dragen bekledingen die voorkomen dat stof, huid of haar het procesgebied binnendringt en zullen deze bekledingen verwijderen en vervangen als zij het productiegebied moeten verlaten en opnieuw betreden.
De eerste stap bij het produceren van geïntegreerde schakelingen is het maken van siliciumwafels die als basis van de schakeling worden gebruikt. Een fabrikant van een geïntegreerd circuit of een externe aannemer zuivert silicium uit natuurlijk zand en verwijdert onzuiverheden om een cilindervormig kristal te maken dat is gemaakt van puur silicium. De cilinder wordt vervolgens in dunne wafels gesneden, die een diameter van enkele centimeters of centimeters kunnen hebben. Deze wafels worden chemisch gereinigd en vervolgens wordt een zijde gepolijst tot een spiegelachtige afwerking die de basis van het geïntegreerde circuit zal zijn.
Gepolijste wafels worden vervolgens blootgesteld aan pure zuurstof in een proces dat een zeer dunne laag siliciumdioxide creëert. Zuurstof reageert met het zuivere silicium op de wafer, die een kleine hoeveelheid silicium op het waferoppervlak verbruikt. Het resulterende siliciumdioxide is moleculair gebonden aan het zuivere silicium eronder en zal niet later worden verwijderd, behalve door chemische verwerking.
De volgende stappen die door een fabrikant van geïntegreerde schakelingen worden gebruikt, zijn een herhaald proces van maskering, blootstelling aan licht, etsen en reinigen. Een geïntegreerde schakeling is een elektronische schakeling gevormd door dunne lagen elektrisch geleidend materiaal gescheiden door lagen niet-geleiders. Met maskeren wordt een sjabloon of ontwerp van de eerste circuitlaag op de siliciumwafel geplaatst.
Eerst wordt een materiaal genaamd fotoresist op het waferoppervlak geplaatst, met het masker erover. De fotolak wordt blootgesteld aan licht, wat een chemische uithardingsreactie van eventueel blootgesteld materiaal veroorzaakt. Wanneer het masker wordt verwijderd, kan de niet-uitgeharde fotolak worden verwijderd in een proces dat etsen wordt genoemd.
Een fabrikant van geïntegreerde schakelingen herhaalt deze stappen en voegt lagen geleider of niet-geleider toe aan de wafer om elektronische schakelingen te bouwen. Veel kleine geïntegreerde schakelingen worden tegelijkertijd op een wafer gemaakt en worden in latere stappen uit elkaar gehaald zodra de schakelingen zijn voltooid. De laatste stappen zijn het toevoegen van elektrische verbindingen aan de afzonderlijke circuits zodat deze kunnen worden geplaatst op printplaten die worden gebruikt in computers en andere elektronische apparaten.