vaikka integroitu piiri (IC), joka tunnetaan myös nimellä semiconductor chip, saattaa pettää sinut kynnen kokoisella muototekijällään, se on itse asiassa täynnä miljardeja elektronisia komponentteja-transistorit, diodit, vastukset ja kondensaattorit—jotka kaikki toimivat yhdessä Logiikkatoimintojen suorittamiseksi ja tietojen tallentamiseksi.
joten, mitä tällaisen piirin valmistaminen vaatii, kysyt?
IC-tekniikan takana oleva tekniikka ulottuu paljon pidemmälle kuin yksittäisten komponenttien yksinkertainen kokoaminen. Itse asiassa mikroskooppiset piirikuviot rakentuvat useille eri materiaalikerroksille, ja vasta kun nämä vaiheet on toistettu muutamia satoja kertoja, siru on vihdoin valmis.
tänään esittelemme uuden sarjan, joka opastaa sinut tämän kehittyneen laitteen koko valmistusprosessin läpi raaka-ainevaiheesta puolijohdesirun lopulliseen testaukseen. Sarja koostuu kahdeksasta osasta ja ilmestyy viikoittain.
lukekaa sarjan ensimmäinen osa, jossa esitellään mikropiireille tarkoitettu ”kangas”, joka tunnetaan myös piikiekkona.
mikä on kiekko?
Kiekko, jota kutsutaan myös kiekoksi, on piitangon ohut, kiiltävä siivu, joka leikataan tiettyjä halkaisijoita käyttäen. Useimmat kiekot on valmistettu hiekasta erotetusta piistä. Piin käytön tärkein etu on se, että sitä on runsaasti, sillä se on luonnon runsain alkuaine heti hapen jälkeen. Sen ympäristöystävälliset ominaisuudet ovat lisäbonus.
rakentamalla harkko, kiekkojen perustus
kun pii on uutettu hiekasta, se on puhdistettava ennen kuin se voidaan ottaa käyttöön. Ensin sitä kuumennetaan, kunnes se sulaa erittäin puhtaaksi nesteeksi, minkä jälkeen se jähmettyy piitangoksi tai harkoksi käyttäen yleisiä kasvatusmenetelmiä, kuten czochralski-prosessia (chokh-RAL-skee) tai Kelluntavyöhykemenetelmää.
Piitangoista tai harkoista irrotetut päät
suositussa czochralski-menetelmässä käytetään pientä kappaletta kiinteää piitä (siementä), joka laitetaan sulasta piistä eli monikiteisestä piistä tehtyyn hauteeseen ja vedetään sitten hitaasti sisään pyöri nesteen kasvaessa lieriömäiseksi harkoksi. Tämän vuoksi valmiit kiekot ovat kaikki pyöreitä kiekkoja.
antaen uuden merkityksen termille ”ohutlevy”
ennen kuin se on täysin jäähdytetty, harkon kartion muotoiset päät katkaistaan samalla kun runko viipaloidaan terävillä timanttisahanterillä tasapaksuisiksi ohuiksi kiekoiksi. Tämä selittää, miksi harkko halkaisija lopulta määrittää koko kiekko. Puolijohdeteollisuuden alkuaikoina kiekkojen halkaisija oli vain kolme tuumaa. Siitä lähtien kiekkojen koko on kasvanut, kun suuremmat kiekot tuovat enemmän pelimerkkejä ja lisäävät tuottavuutta. Puolijohdevalmistuksessa nykyisin käytettävän kiekkojen suurin läpimitta on 12 tuumaa eli 300 mm.
tasoitus – ja kiillotusprosessi
viipaloidut kiekot on esivalmistettava ennen kuin ne ovat tuotantovalmiita. Hankaavat kemikaalit ja koneet kiillottavat kiekkojen epätasaisen pinnan peilipintaiseksi. Virheetön pinta mahdollistaa piirikuvioiden painamisen paremmin kiekkojen pinnalle litografiaprosessin aikana, jonka käsittelemme myöhemmin lähetettäessä.
tunne kiekkosi
jokaisella valmiin kiekon osalla on eri nimi ja funktio. Käydään ne läpi yksi kerrallaan.
1. Siru: pieni piikappale, jonka elektronipiirikuviot
2. Scribe Lines: toiminnallisten kappaleiden välissä ohuita, ei-toiminnallisia tiloja, joissa saha voi turvallisesti leikata kiekkoa vahingoittamatta piirejä
3. TEG (Testielementtiryhmä): prototyyppikuvio, joka paljastaa sirun todelliset fyysiset ominaisuudet (transistorit, Kondensaattorit, Vastukset, diodit ja piirit), jotta voidaan testata, toimiiko se oikein
4. Edge Die: dies (sirut) reunan ympärille kiekkojen katsotaan tuotannon menetys; suuremmat kiekot olisi suhteellisesti vähemmän siru menetys
5. Tasainen alue: kiekkojen yksi reuna, joka leikataan tasaiseksi, jotta voidaan tunnistaa kiekkojen suunta ja tyyppi