Selv om en integrert krets (Ic), også kjent som en halvleder chip, kan lure deg med sin fingernegl størrelse formfaktor, er det faktisk pakket med milliarder av elektroniske komponenter-transistorer, dioder, Motstander og Kondensatorer—Som Alle Jobber Sammen For Å Utføre Logiske operasjoner Og lagre data.
Så, hva tar det for å produsere denne typen krets, spør du?
teknologien bak prosjektering av EN IC går langt utover den enkle monteringen av enkeltkomponenter. Faktisk er mikroskopiske kretsmønstre bygget på flere lag av forskjellige materialer, og først etter at disse trinnene har blitt gjentatt noen hundre ganger, er brikken endelig fullført.
I Dag introduserer vi en ny serie som vil lede deg gjennom hele produksjonsprosessen av denne avanserte enheten, fra råmaterialetrinnet til den endelige testingen av halvlederbrikken. Serien vil bestå av åtte deler og vil bli publisert ukentlig.
Les videre for første del av serien, som introduserer «lerret» for integrerte kretser, ellers kjent som silisiumskiven.
Hva er en wafer?en wafer, også kalt en plate, er en tynn, glanset skive av en silisiumstang som er kuttet ved hjelp av bestemte diametre. De fleste wafers er laget av silisium ekstrahert fra sand. Den største fordelen med å bruke silisium er at den er rik på forsyning, som er det mest omfattende elementet i naturen, like etter oksygen. Dens miljøvennlige egenskaper er en ekstra bonus.
Bygg en ingot, grunnlaget for wafers
Når silisium er ekstrahert fra sand, må det renses før det kan tas i bruk. Først blir det oppvarmet til det smelter inn i en væske med høy renhet og deretter størknet til en silisiumstang eller ingot, ved hjelp av vanlige voksende metoder som Czochralski (chokh-RAL-skee) – prosessen eller Den Flytende Soneprosessen.
Ender kuttet av fra silisiumstenger, eller ingots
Den populære Czochralski-metoden bruker et lite stykke fast silisium (frø) som er plassert i et bad av smeltet silisium, eller polykrystallinsk silisium, og deretter langsomt trukket ut.i rotasjon som væsken vokser til en sylindrisk ingot. Det er derfor de ferdige wafers er alle runde plater.
Gir ny mening til begrepet «wafer-thin»
Før den er helt avkjølt, blir de kegleformede endene av ingoten kuttet av mens kroppen er skåret i tynne wafers med jevn tykkelse med skarpe diamantsagblad. Dette forklarer hvorfor en ingots diameter til slutt ville bestemme størrelsen på en wafer. I de tidlige dagene av halvlederindustrien var wafers bare tre inches i diameter. Siden da har wafers vokst i størrelse, da større wafers resulterer i flere chips og høyere produktivitet. Den største wafer diameter som brukes i halvleder fabrikasjon i dag er 12 inches, eller 300mm.
Utjevning ting ut-lapping og polering prosessen
Skiver wafers må være prepped før de er produksjonsklare. Slipende kjemikalier og maskiner polerer den ujevne overflaten på waferen for en speilglatt finish. Feilfri overflaten tillater krets mønstre å skrive ut bedre på wafer overflaten under litografi prosessen, som vi vil dekke i en senere innlegg.
Kjenn din wafer
Hver del av en ferdig wafer har et annet navn og funksjon. La oss gå over dem en etter en.
1. Chip: et lite stykke silisium med elektroniske kretsmønstre
2. Scribe Linjer: tynne, ikke-funksjonelle mellomrom mellom de funksjonelle stykkene, hvor en sag trygt kan kutte waferen uten å skade kretsene
3. TEG (Test Element Group): et prototypemønster som avslører de faktiske fysiske egenskapene til en chip (transistorer, kondensatorer, motstander, dioder og kretser) slik at den kan testes for å se om den fungerer riktig
4. Edge Die: dies (chips) rundt kanten av en wafer anses produksjonstap; større wafers ville relativt ha mindre chip tap
5. Flat Sone: en kant av en wafer som er kuttet av flat for å identifisere wafer orientering og type