Wat is het productieproces van halfgeleiders?
Halfgeleiders zijn een altijd aanwezig element in de moderne technologie. Wanneer beoordeeld op hun vermogen om elektriciteit te geleiden, vallen deze apparaten tussen volle geleiders en isolatoren. Ze worden gebruikt als onderdeel van een digitaal circuit in computers, radio's, telefoons en andere apparatuur.
Het productieproces van halfgeleiders begint met het basismateriaal. Halfgeleiders kunnen worden gemaakt van een van een dozijn dergelijke materialen waaronder germanium, galiumarsenide en verschillende indiumverbindingen zoals indiumantimonide en indiumfosfide. Het populairste basismateriaal is silicium vanwege de lage productiekosten, eenvoudige verwerking en temperatuurbereik.
Met silicium als voorbeeld begint het productieproces van halfgeleiders met de productie van siliciumwafels. Eerst wordt het silicium in ronde wafels gesneden met behulp van een zaag met diamantpunt. Deze wafels worden vervolgens gesorteerd op dikte en gecontroleerd op schade. Eén zijde van de wafel wordt vervolgens geëtst in een chemische en gepolijste spiegelglad om alle onzuiverheden en schade te verwijderen. Chips zijn gebouwd aan de gladde kant.
Een laag siliciumdioxideglas wordt aangebracht op de gepolijste zijde van de siliciumwafel. Deze laag geleidt geen elektriciteit, maar helpt het materiaal voor te bereiden op fotolithografie. Het fabricageproces past ook lagen circuitpatronen toe op de wafer nadat deze is bedekt met een laag fotoresist, een lichtgevoelige chemische stof. Licht wordt vervolgens door een dradenkruis en een lensmasker geschenen, zodat het gewenste circuitpatroon op de wafel wordt afgedrukt.
De fotolakpatronen worden weggewassen met behulp van een aantal organische oplosmiddelen die met elkaar worden gemengd in een proces dat verassen wordt genoemd. Het proces resulteert in een wafeltje dat driedimensionaal (3D) is. De wafel wordt vervolgens gewassen met natte chemicaliën en zuren om eventuele verontreinigingen en residuen te verwijderen. Meerdere lagen kunnen worden toegevoegd door het hele fotolithografieproces te herhalen.
Zodra de lagen zijn toegevoegd, worden delen van de siliciumwafel blootgesteld aan chemicaliën om ze minder geleidend te maken. Dit wordt gedaan met behulp van doteringsatomen om siliciumatomen in de oorspronkelijke wafelstructuur te verplaatsen. Het is moeilijk om te bepalen hoeveel dopingatomen in een bepaald gebied zijn geïmplanteerd.
De laatste taak in het productieproces van halfgeleiders is het coaten van het gehele wafeloppervlak in een dunne laag geleidend metaal. Koper wordt meestal gebruikt. De metaallaag wordt vervolgens gepolijst om ongewenste chemicaliën te verwijderen. Zodra het productieproces van halfgeleiders is voltooid, worden afgewerkte halfgeleiders grondig getest.