anche se un circuito integrato (IC), noto anche come un chip semiconduttore, può ingannare con la sua unghia dimensioni del fattore di forma, in realtà è imballato con miliardi di componenti elettronici—transistor, diodi, resistenze e condensatori che lavorare tutti insieme per eseguire le operazioni logiche e memorizzare i dati.
Quindi, cosa ci vuole per produrre questo tipo di circuito, chiedi?
La tecnologia alla base della progettazione di un IC va ben oltre il semplice assemblaggio di singoli componenti. In effetti, i modelli di circuiti microscopici sono costruiti su più strati di vari materiali e solo dopo che questi passaggi sono stati ripetuti poche centinaia di volte il chip è finalmente completo.
Oggi, vi presentiamo una nuova serie che vi guiderà attraverso l’intero processo di produzione di questo dispositivo avanzato, dalla fase della materia prima al test finale del chip semiconduttore. La serie sarà composta da otto parti e sarà pubblicata settimanalmente.
Continua a leggere per la prima parte della serie, che introduce il “canvas” per circuiti integrati, altrimenti noto come wafer di silicio.
Che cos’è un wafer?
Un wafer, chiamato anche disco, è una fetta sottile e lucida di un’asta di silicio che viene tagliata usando diametri specifici. La maggior parte dei wafer sono fatti di silicio estratto dalla sabbia. Il vantaggio principale dell’utilizzo del silicio è che è ricco di offerta, essendo l’elemento più abbondante in natura, subito dopo l’ossigeno. Le sue proprietà ecocompatibili sono un ulteriore vantaggio.
Costruire un lingotto, la base per i wafer
Una volta che il silicio viene estratto dalla sabbia, deve essere purificato prima di poter essere utilizzato. In primo luogo, viene riscaldato fino a quando non si scioglie in un liquido di elevata purezza, quindi solidificato in una barra di silicio, o lingotto, utilizzando metodi di coltivazione comuni come il processo Czochralski (chokh-RAL-skee) o il processo di zona galleggiante.
Termina tagliato fuori dal silicio barre, lingotti o
Il popolare metodo di Czochralski utilizza un piccolo pezzo di silicone solido (seme), che viene posto in un bagno di metallo fuso di silicio, o in silicio policristallino, e poi lentamente tirato in rotazione come liquido cresce in un lingotto cilindrico. Questo è il motivo per cui i wafer finiti sono dischi a tutto tondo.
Dando un nuovo significato al termine “wafer-thin”
Prima che sia completamente raffreddato, le estremità a forma di cono del lingotto vengono tagliate mentre il corpo viene tagliato in wafer sottili di spessore uniforme con lame diamantate affilate. Questo spiega perché il diametro di un lingotto alla fine determinerebbe la dimensione di un wafer. Nei primi giorni dell’industria dei semiconduttori, i wafer avevano solo tre pollici di diametro. Da allora, i wafer sono cresciuti di dimensioni, poiché i wafer più grandi producono più chip e una maggiore produttività. Il più grande diametro wafer utilizzato nella fabbricazione di semiconduttori oggi è 12 pollici, o 300mm.
Lisciare le cose-il processo di lappatura e lucidatura
wafer affettati devono essere preparati prima che siano pronti per la produzione. Prodotti chimici abrasivi e macchine lucidano la superficie irregolare del wafer per una finitura liscia a specchio. La superficie impeccabile consente ai modelli circuitali di stampare meglio sulla superficie del wafer durante il processo di litografia, che tratteremo in un post successivo.
Conosci il tuo wafer
Ogni parte di un wafer finito ha un nome e una funzione diversi. Andiamo su di loro uno per uno.
1. Chip: un piccolo pezzo di silicio con schemi di circuiti elettronici
2. Linee Scribe: spazi sottili e non funzionali tra i pezzi funzionali, dove una sega può tagliare in sicurezza il wafer senza danneggiare i circuiti
3. TEG (gruppo di elementi di prova): un modello prototipo che rivela le effettive caratteristiche fisiche di un chip (transistor, condensatori, resistori, diodi e circuiti) in modo che possa essere testato per vedere se funziona correttamente
4. Bordo Die: muore (chip) intorno al bordo di un wafer considerato perdita di produzione; wafer più grandi avrebbero relativamente meno perdita di chip
5. Zona piatta: un bordo di un wafer tagliato in piano per aiutare a identificare l’orientamento e il tipo del wafer