Co robi producent układów scalonych?
Producent układów scalonych produkuje półprzewodnikowe obwody elektroniczne, które są małymi półprzewodnikowymi elementami elektronicznymi stosowanymi w telefonach komórkowych, telewizorach i wielu innych urządzeniach elektronicznych. Urządzenia półprzewodnikowe nie mają ruchomych części i są wykonane z krzemowych układów scalonych, które zapewniają możliwości obliczeniowe i elektryczne. Półprzewodniki zastąpiły lampy próżniowe i wczesne mechaniczne przełączniki komputerowe w połowie XX wieku, dzięki czemu urządzenia stają się bardzo małe, a jednocześnie zawierają dużą moc obliczeniową.
Produkcja układów scalonych wymaga kilku etapów i dokładnie kontrolowanych warunków produkcji, aby zapobiec zanieczyszczeniu. Producent układów scalonych buduje czyste pomieszczenia, które wykorzystują bardzo wysoki poziom filtracji powietrza do usuwania kurzu i innych zanieczyszczeń, które mogą zniszczyć obwód. Pracownicy noszą pokrycia, które zapobiegają przedostawaniu się kurzu, skóry lub włosów do obszaru przetwarzania, i będą je usuwać i wymieniać, jeśli będą musieli opuścić i ponownie wejść na obszar produkcji.
Pierwszym krokiem w produkcji układów scalonych jest stworzenie płytek krzemowych używanych jako podstawa obwodu. Producent układu scalonego lub zewnętrzny wykonawca oczyszcza krzem z naturalnych piasków, usuwając wszelkie zanieczyszczenia, aby stworzyć kryształ w kształcie walca wykonany z czystego krzemu. Cylinder jest następnie cięty na cienkie wafelki o średnicy kilku cali lub centymetrów. Te płytki są czyszczone chemicznie, a następnie jedna strona jest polerowana do lustrzanego wykończenia, które będzie podstawą obwodu scalonego.
Wypolerowane płytki są następnie poddawane działaniu czystego tlenu w procesie, który tworzy bardzo cienką warstwę dwutlenku krzemu. Tlen reaguje z czystym krzemem na waflu, który zużywa niewielką ilość krzemu na powierzchni wafla. Powstały dwutlenek krzemu jest molekularnie związany z czystym krzemem pod nim i nie zostanie usunięty później, chyba że w wyniku obróbki chemicznej.
Kolejne kroki stosowane przez producenta układów scalonych to powtarzający się proces maskowania, ekspozycji na światło, trawienia i czyszczenia. Układ scalony to obwód elektroniczny utworzony z cienkich warstw materiału przewodzącego elektrycznie oddzielonych warstwami nieprzewodzących. Maskowanie umieszcza szablon lub projekt pierwszej warstwy obwodu na krzemowej płytce.
Najpierw na powierzchnię płytki nakłada się materiał zwany fotorezystem, nad którym znajduje się maska. Fotorezyst jest wystawiony na działanie światła, co powoduje reakcję utwardzania chemicznego każdego odsłoniętego materiału. Po zdjęciu maski nieutwardzony element fotolitograficzny można usunąć w procesie zwanym trawieniem.
Producent układu scalonego powtarza te kroki, dodając warstwy płytki lub nieprzewodnika do płytki w celu zbudowania obwodów elektronicznych. Wiele małych układów scalonych jest wytwarzanych jednocześnie na waflu i są one odcinane w późniejszych krokach po zakończeniu obwodów. Ostatnim krokiem jest dodanie połączeń elektrycznych do poszczególnych obwodów, aby można je było umieścić na płytkach drukowanych używanych w komputerach i innych urządzeniach elektronicznych.