selvom et integreret kredsløb (ic), også kendt som en halvlederchip, kan bedrage dig med sin formfaktor i fingerneglestørrelse, er det faktisk fyldt med milliarder af elektroniske komponenter-det er en transistorer, dioder, modstande og kondensatorer—som alle arbejder sammen for at udføre logiske operationer og gemme data.
så hvad skal der til for at fremstille denne slags kredsløb, spørger du?
teknologien bag konstruktion af en IC går langt ud over den enkle samling af individuelle komponenter. Faktisk er mikroskopiske kredsløbsmønstre bygget på flere lag af forskellige materialer, og først efter at disse trin er blevet gentaget et par hundrede gange, er chippen endelig færdig.
i dag introducerer vi en ny serie, der vil lede dig gennem hele fremstillingsprocessen for denne avancerede enhed, fra råmaterialestadiet til den endelige test af halvlederchippen. Serien vil bestå af otte dele og vil blive offentliggjort ugentligt.
læs videre for den første del af serien, der introducerer “lærredet” til integrerede kredsløb, ellers kendt som siliciumskiven.
Hvad er en skive?
en skive, også kaldet en skive, er en tynd, blank skive af en siliciumstang, der skæres ved hjælp af specifikke diametre. De fleste skiver er lavet af silicium ekstraheret fra sand. Den største fordel ved at bruge silicium er, at den er rig på forsyning, idet den er det mest rigelige element i naturen lige efter ilt. Dens miljøvenlige egenskaber er en ekstra bonus.
opbygning af en gødning, grundlaget for skiver
når silicium er ekstraheret fra sand, skal det renses, før det kan tages i brug. Først opvarmes den, indtil den smelter til en væske med høj renhed og derefter størknes til en siliciumstang eller barre ved hjælp af almindelige dyrkningsmetoder som f.eks.
ender afskåret fra siliciumstænger eller ingots
den populære Tsochralski-metode bruger et lille stykke fast silicium (frø), der placeres i et bad af smeltet silicium eller polykrystallinsk silicium og derefter langsomt trækkes i rotation som væsken vokser til en cylindrisk barre. Derfor er de færdige skiver alle runde skiver.
giver ny betydning til udtrykket “skive-tynd”
før det er helt afkølet, afskæres de kegleformede ender af gødningen, mens kroppen skæres i tynde skiver af ensartet tykkelse med skarpe diamantsavklinger. Dette forklarer, hvorfor en ingots diameter i sidste ende ville bestemme størrelsen på en skive. I de tidlige dage af halvlederindustrien var skiver kun tre inches i diameter. Siden da er vafler vokset i størrelse, da større vafler resulterer i flere chips og højere produktivitet. Den største skivediameter, der anvendes i halvlederfabrikation i dag, er 12 tommer eller 300 mm.
udjævning af ting – lapping-og poleringsprocessen
skiveskårne skiver skal klargøres, før de er produktionsklare. Slibende kemikalier og maskiner polerer den ujævne overflade af skiven for en spejl-glat finish. Den fejlfri overflade gør det muligt for kredsløbsmønstrene at udskrive bedre på skiveoverfladen under litografiprocessen, som vi vil dække i en senere udstationering.
Kend din vaffel
hver del af en færdig vaffel har et andet navn og funktion. Lad os gå over dem en efter en.
1. Chip: et lille stykke silicium med elektroniske kredsløbsmønstre
2. Skrivelinjer: tynde, ikke-funktionelle mellemrum mellem de funktionelle stykker, hvor en sav sikkert kan skære skiven uden at beskadige kredsløbene
3. Teg (Testelementgruppe): et prototypemønster, der afslører de faktiske fysiske egenskaber ved en chip (transistorer, kondensatorer, modstande, dioder og kredsløb), så det kan testes for at se, om det fungerer korrekt
4. Edge Die: dies (chips) omkring kanten af en skive, der betragtes som produktionstab; større skiver ville relativt have mindre chip tab
5. Fladt område: den ene kant af en skive, der er afskåret fladt for at hjælpe med at identificere skivens retning og type