Hva er produksjonsprosessen for halvleder?

Halvledere er et stadig tilstedeværende element i moderne teknologi. Når de vurderes ut fra deres evne til å lede strøm, faller disse enhetene mellom full ledere og isolatorer. De brukes som en del av en digital krets i datamaskiner, radioer, telefoner og annet utstyr.

Produksjonsprosessen for halvleder begynner med grunnmaterialet. Halvledere kan være laget av et av et dusin slike materialer inkludert germanium, galiumarsenid og flere indiumforbindelser så som indiumantimonid og indiumfosfid. Det mest populære basismaterialet er silisium på grunn av dets lave produksjonskostnader, enkle prosessering og temperaturområdet.

Ved bruk av silisium som eksempel, begynner halvlederproduksjonsprosessen med produksjon av silisiumskiver. Først blir silisium skivet i runde skiver ved hjelp av en sag med tipp med diamant. Disse skivene blir deretter sortert etter tykkelse og sjekket for skader. Den ene siden av skiven er deretter etset i et kjemisk og polert speilglatt for å fjerne alle urenheter og skader. Chips er bygget på den glatte siden.

Et lag silisiumdioksidglass påføres den polerte siden av silisiumskiven. Dette laget leder ikke strøm, men er med på å forberede materialet til fotolitografi. Produksjonsprosessen påfører også lag med kretsmønstre på skiven etter at den har blitt belagt i et lag med fotoresist, et lysfølsomt kjemikalie. Deretter lyses lys gjennom en retikkel og en linsemaske, slik at det ønskede kretsmønsteret blir påtrykt på skiven.

Fotoresistmønstringen vaskes bort ved bruk av et antall organiske løsningsmidler blandet sammen i en prosess som kalles asking. Prosessen resulterer i en skive som er tredimensjonal (3D). Platen vaskes deretter ved bruk av våte kjemikalier og syrer for å eliminere forurensninger og rester. Flere lag kan legges ved å gjenta hele fotolitografiprosessen.

Når lagene er lagt til, blir områder av silisiumskiven utsatt for kjemikalier for å gjøre dem mindre ledende. Dette gjøres ved å bruke dopingatomer for å fortrenge silisiumatomer i den opprinnelige skivens struktur. Det er vanskelig å kontrollere hvor mange dopingatomer som er implantert i et område.

Den siste oppgaven i halvlederproduksjonsprosessen er belegg av hele skivens overflate i et tynt lag av ledende metall. Kobber brukes vanligvis. Metallaget blir deretter polert for å fjerne uønskede kjemikalier. Når halvlederproduksjonsprosessen er ferdig, testes ferdige halvledere grundig.