chociaż układ scalony (IC), znany również jako układ półprzewodnikowy, może cię oszukać swoim rozmiarem paznokci, w rzeczywistości jest pełen miliardów komponentów elektronicznych-tranzystory, diody, Rezystory i kondensatory—które współpracują ze sobą w celu wykonywania operacji logicznych i przechowywania danych.
więc, co trzeba zrobić, aby wyprodukować taki układ, pytasz?
technologia stojąca za inżynierią układu scalonego wykracza daleko poza prosty montaż poszczególnych komponentów. W rzeczywistości mikroskopijne wzory obwodów są zbudowane na wielu warstwach różnych materiałów i dopiero po kilkuset powtórzeniach tych kroków układ jest ostatecznie kompletny.
dzisiaj wprowadzamy nową serię, która przeprowadzi Cię przez cały proces produkcji tego zaawansowanego urządzenia, od etapu surowca do ostatecznego testowania układu półprzewodnikowego. Seria będzie składać się z ośmiu części i będzie publikowana co tydzień.
Czytaj dalej dla pierwszej części serii, która wprowadza „płótno” dla układów scalonych, inaczej znany jako wafel krzemowy.
Co to jest wafel?
wafel, zwany także tarczą, jest cienkim, błyszczącym kawałkiem pręta krzemowego, który jest cięty przy użyciu określonych średnic. Większość płytek jest wykonana z krzemu wydobywanego z piasku. Główną zaletą stosowania krzemu jest to, że jest bogaty w podaż, będąc najobficiej występującym pierwiastkiem w przyrodzie, zaraz po tlenie. Jego przyjazne dla środowiska właściwości są dodatkowym atutem.
budowanie sztabki, fundamentu pod płytki
po ekstrakcji z piasku krzem musi zostać oczyszczony, zanim będzie można go użyć. Najpierw jest podgrzewany, aż topi się w ciecz o wysokiej czystości, a następnie zestala się w pręt krzemowy lub sztabkę, przy użyciu popularnych metod uprawy, takich jak proces Czochralski (chokh-RAL-skee) lub proces strefy pływającej.
końcówki odcięte od prętów krzemowych lub wlewków
popularna metoda Czochralskiego wykorzystuje mały kawałek stałego krzemu (nasion), który jest umieszczany w kąpieli ze stopionego krzemu lub krzemu polikrystalicznego, a następnie powoli wciągany do obrót w miarę wzrostu cieczy w cylindryczny wlewek. Dlatego gotowe wafle są okrągłymi krążkami.
nadając nowe znaczenie terminowi „cienki wafel”
zanim zostanie całkowicie schłodzony, stożkowe końce sztabki są odcinane, podczas gdy korpus jest pocięty na cienkie wafle o jednolitej grubości za pomocą ostrych pił diamentowych. To wyjaśnia, dlaczego średnica wlewka ostatecznie określiłaby rozmiar wafla. We wczesnych dniach przemysłu półprzewodnikowego wafle miały tylko trzy cale średnicy. Od tego czasu wafle rosną, ponieważ większe wafle powodują więcej wiórów i wyższą wydajność. Największa średnica płytek stosowana obecnie w produkcji półprzewodników wynosi 12 cali lub 300 mm.
wygładzanie – proces docierania i polerowania
plasterki wafli muszą być przygotowane, zanim będą gotowe do produkcji. Ścierne chemikalia i maszyny polerują nierówną powierzchnię wafla, aby uzyskać gładkie, lustrzane wykończenie. Nieskazitelna powierzchnia pozwala na lepsze drukowanie wzorów obwodów na powierzchni wafla podczas procesu litografii, który omówimy w późniejszym poście.
Poznaj swój wafel
każda część gotowego wafla ma inną nazwę i funkcję. Przejrzyjmy je jeden po drugim.
1. Chip: mały kawałek krzemu z układami elektronicznymi
2. Linie skribe: cienkie, niefunkcjonalne przestrzenie między elementami funkcyjnymi, w których piła może bezpiecznie przeciąć wafel bez uszkodzenia obwodów
3. TEG (Grupa elementów testowych): prototypowy wzór, który ujawnia rzeczywiste właściwości fizyczne układu (Tranzystory, kondensatory, rezystory, diody i obwody), dzięki czemu można go przetestować, aby sprawdzić, czy działa poprawnie
4. Krawędź Die: matryce (żetony) wokół krawędzi wafla uważane straty produkcji; większe wafle będzie stosunkowo mniej strat wiórów
5. Płaska Strefa: jedna krawędź wafla, która jest odcięta płasko, aby pomóc zidentyfikować orientację i typ wafla