Het productieproces van halfgeleiders begrijpen:van materialen tot eindproducten

Halfgeleiders zijn een altijd aanwezig element in de moderne technologie. Beoordeeld op hun vermogen om elektriciteit te geleiden, vallen deze apparaten tussen volledige geleiders en isolatoren. Ze worden gebruikt als onderdeel van een digitaal circuit in computers, radio's, telefoons en andere apparatuur.

Het productieproces van halfgeleiders begint met het basismateriaal. Halfgeleiders kunnen worden gemaakt van een tiental van dergelijke materialen, waaronder germanium, galiumarsenide en verschillende indiumverbindingen zoals indiumantimonide en indiumfosfide. Het populairste basismateriaal is silicium vanwege de lage productiekosten, eenvoudige verwerking en temperatuurbereik.

Met silicium als voorbeeld begint het productieproces van halfgeleiders met de productie van siliciumwafels. Eerst wordt het silicium met een diamantzaag in ronde wafels gesneden. Deze wafels worden vervolgens gesorteerd op dikte en gecontroleerd op beschadigingen. Eén kant van de wafel wordt vervolgens chemisch geëtst en spiegelglad gepolijst om alle onzuiverheden en schade te verwijderen. Chips zijn aan de gladde kant gebouwd.

Op de gepolijste zijde van de siliciumwafel wordt een laag siliciumdioxideglas aangebracht. Deze laag geleidt geen elektriciteit, maar helpt het materiaal voor te bereiden op fotolithografie. Bij het productieproces worden ook lagen met circuitpatronen op de wafer aangebracht nadat deze is bedekt met een laag fotoresist, een lichtgevoelige chemische stof. Vervolgens wordt er licht door een dradenkruis en een lensmasker geschenen, zodat het gewenste circuitpatroon op de wafer wordt afgedrukt.

De fotolakpatronen worden weggewassen met behulp van een aantal organische oplosmiddelen die met elkaar worden gemengd in een proces dat verassing wordt genoemd. Het proces resulteert in een wafer die driedimensionaal (3D) is. De wafel wordt vervolgens gewassen met natte chemicaliën en zuren om eventuele verontreinigingen en resten te verwijderen. Er kunnen meerdere lagen worden toegevoegd door het hele fotolithografische proces te herhalen.

Nadat de lagen zijn toegevoegd, worden delen van de siliciumwafel blootgesteld aan chemicaliën om ze minder geleidend te maken. Dit wordt gedaan met behulp van doteringsatomen om siliciumatomen in de oorspronkelijke waferstructuur te verplaatsen. Het is moeilijk te controleren hoeveel dopingatomen er in een bepaald gebied worden geïmplanteerd.

De laatste taak in het productieproces van halfgeleiders is het coaten van het gehele oppervlak van de wafel met een dunne laag geleidend metaal. Meestal wordt koper gebruikt. Vervolgens wordt de metaallaag gepolijst om ongewenste chemicaliën te verwijderen. Zodra het productieproces van halfgeleiders is voltooid, worden de afgewerkte halfgeleiders grondig getest.

About Mechanics streeft ernaar nauwkeurige en betrouwbare informatie te verstrekken. We selecteren zorgvuldig gerenommeerde bronnen en hanteren een rigoureus proces van factchecking om aan de hoogste normen te voldoen. Lees ons redactionele proces voor meer informatie over onze toewijding aan nauwkeurigheid.