Co to jest proces produkcji półprzewodników?

Półprzewodniki są zawsze obecnym elementem nowoczesnej technologii. Ocenione na podstawie zdolności przewodzenia prądu, urządzenia te mieszczą się między pełnymi przewodnikami i izolatorami. Są używane jako część obwodu cyfrowego w komputerach, radiotelefonach, telefonach i innym sprzęcie.

Proces produkcji półprzewodników rozpoczyna się od materiału podstawowego. Półprzewodniki mogą być wykonane z jednego z kilkunastu takich materiałów, w tym germanu, arsenku galusu i kilku związków indu, takich jak antymonid indu i fosforek indu. Najpopularniejszym materiałem bazowym jest krzem ze względu na jego niski koszt produkcji, łatwą obróbkę i zakres temperatur.

Na przykładzie krzemu proces produkcji półprzewodników rozpoczyna się od produkcji płytek krzemowych. Najpierw krzem jest krojony na okrągłe wafle za pomocą piły diamentowej. Te wafle są następnie sortowane według grubości i sprawdzane pod kątem uszkodzeń. Jedna strona wafla jest następnie trawiona chemicznie i polerowana gładko jak lustro w celu usunięcia wszystkich zanieczyszczeń i uszkodzeń. Frytki są zbudowane na gładkiej stronie.

Warstwę szkła z dwutlenku krzemu nakłada się na polerowaną stronę płytki krzemowej. Ta warstwa nie przewodzi prądu, ale pomaga przygotować materiał do fotolitografii. Proces produkcyjny nakłada również warstwy wzorów obwodów na wafel po pokryciu go warstwą fotorezystu, wrażliwej na światło substancji chemicznej. Światło jest następnie padane przez siatkę i maskę soczewki, dzięki czemu pożądany wzór obwodu jest odciskany na waflu.

Wzory fotomaski są wymywane za pomocą szeregu rozpuszczalników organicznych zmieszanych razem w procesie zwanym spopielaniem. W wyniku tego procesu powstaje trójwymiarowy opłatek (3D). Wafel jest następnie myty przy użyciu mokrych chemikaliów i kwasów w celu wyeliminowania wszelkich zanieczyszczeń i pozostałości. Można dodać wiele warstw, powtarzając cały proces fotolitografii.

Po dodaniu warstw obszary płytki krzemowej są narażone na działanie chemikaliów, aby uczynić je mniej przewodzącymi. Odbywa się to za pomocą atomów domieszkujących w celu wyparcia atomów krzemu w pierwotnej strukturze płytki. Trudno kontrolować, ile atomów dopingujących jest wszczepionych w jeden obszar.

Ostatnim zadaniem w procesie produkcji półprzewodników jest powlekanie całej powierzchni płytki cienką warstwą przewodzącego metalu. Zwykle stosuje się miedź. Warstwa metalu jest następnie polerowana w celu usunięcia niepożądanych chemikaliów. Po zakończeniu procesu produkcji półprzewodników gotowe półprzewodniki są dokładnie testowane.