क्या अर्धचालकों के बिना हमारा जीवन एक दिन भी चल सकता है? स्मार्टफोन, लैपटॉप, कार, टेलीविजन और क्रेडिट कार्ड सहित हमारे दैनिक जीवन के कई पहलू अर्धचालकों से अविभाज्य हैं। इन अर्धचालकों का हमारे जीवन पर गहरा प्रभाव पड़ता है। तो, वे कैसे बनाये जाते हैं?

यदि आपको अर्धचालकों के बारे में कुछ बुनियादी ज्ञान है, तो आपने आठ मूलभूत अर्धचालक प्रक्रियाओं के बारे में सुना होगा। सेमीकंडक्टर निर्माण के लिए आवश्यक कई कार्यों को आठ बुनियादी प्रक्रियाओं में विभाजित किया गया है, जैसा कि हमारे लेख की पहली छवि में शीर्षक से संकेत मिलता है: "आठ मौलिक सेमीकंडक्टर प्रक्रियाएं।"

आज, हम पहले चरण, "वेफ़र विनिर्माण" पर एक नज़र डालेंगे। हम चर्चा करेंगे कि इंटीग्रेटेड सर्किट की मुख्य सामग्री वेफर्स किस चीज से बने होते हैं और उनका निर्माण कैसे किया जाता है।

वेफर निर्माण के लिए आवश्यक सामग्री

शुरू करने से पहले, आइए एक संक्षिप्त प्रश्न पूछें! सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट और वेफर्स के बीच क्या संबंध है? एक एकीकृत सर्किट एक प्रकार का अर्धचालक चिप है जिसमें विभिन्न कार्यों के लिए कई विद्युत घटक होते हैं। इंटीग्रेटेड सर्किट का निर्माण वेफर नामक सब्सट्रेट पर कई समान सर्किट बनाकर किया जाता है। इसलिए, वेफर्स अर्धचालकों की नींव हैं। यह पिज़्ज़ा बनाने के समान है - हम पहले आटा तैयार करते हैं ताकि हम बाद में टॉपिंग डाल सकें।

वेफर्स सिलिकॉन वेफर्स या गैलियम आर्सेनाइड जैसे अन्य तत्वों से काटी गई गोलाकार डिस्क हैं। अधिकांश वेफर्स रेत से निकाले गए सिलिकॉन से बने होते हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में सिलिकॉन वैली की शुरुआत सेमीकंडक्टर उद्योग से हुई, जो अंततः वैश्विक सॉफ्टवेयर उद्योग का केंद्र बन गई। बताया गया है कि इसका नाम सेमीकंडक्टर कच्चे माल "सिलिकॉन" और सांता क्लारा की "घाटी" का संयोजन है। "सिलिकॉन वैली" नाम आपको यह याद रखने में मदद कर सकता है कि सिलिकॉन सेमीकंडक्टर वेफर्स के लिए एक आवश्यक कच्चा माल है। सिलिकॉन प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है, प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है और इसमें गैर विषैले और पर्यावरण के अनुकूल गुण हैं। आइए एक साथ वेफर निर्माण की प्रक्रिया पर एक नजर डालें!

चरण 1: सिलिकॉन इनगोट विनिर्माण

रेत से निकाले गए सिलिकॉन को सेमीकंडक्टर निर्माण के लिए उपयोग करने से पहले शुद्धिकरण प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है। इसे तब तक गर्म किया जाता है जब तक कि यह उच्च शुद्धता वाले तरल में पिघल न जाए और फिर क्रिस्टलीकरण के माध्यम से जम जाए। परिणामी सिलिकॉन रॉड को सिलिकॉन पिंड कहा जाता है। अर्धचालक प्रक्रियाओं में केवल अति-उच्च शुद्धता वाले सिल्लियों का उपयोग किया जा सकता है, जिसके लिए कुछ नैनोमीटर तक अत्यधिक उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।

चरण 2: पतले वेफर्स बनाने के लिए सिल्लियां काटना

सिलिकॉन पिंड का आकार एक घूमने वाले शीर्ष जैसा दिखता है, और इसे तेज हीरे की आरी ब्लेड का उपयोग करके समान रूप से मोटी गोलाकार डिस्क में काटा जाता है, जिसे वेफर्स के रूप में जाना जाता है। पिंड का व्यास वेफर का आकार निर्धारित करता है, जैसे 150 मिमी (6 इंच), 200 मिमी (8 इंच), और 300 मिमी (12 इंच) वेफर्स। पतले वेफर्स के परिणामस्वरूप विनिर्माण लागत कम होती है, और बड़े व्यास प्रति वेफर अधिक संख्या में सेमीकंडक्टर चिप्स का उत्पादन करने की अनुमति देते हैं। इसलिए, वेफर्स तेजी से पतले और बड़े होते जा रहे हैं।

चरण 3: वेफर सतह को पीसना और पॉलिश करना

ताजा कटे हुए वेफर्स को एक चिकनी, दर्पण जैसी फिनिश प्राप्त करने के लिए प्रसंस्करण से गुजरना पड़ता है। ताजा कटे हुए वेफर की सतह खुरदरी होती है और इसमें दोष होते हैं, जो सर्किट सटीकता पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं। वेफर सतह को पॉलिश करने के लिए पॉलिशिंग तरल पदार्थ और पॉलिशिंग मशीनों का उपयोग किया जाता है।

आगे की प्रक्रिया से पहले, पॉलिश किए गए वेफर को नंगे वेफर के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो दर्शाता है कि इस पर अभी तक कोई चिप्स का निर्माण नहीं किया गया है। विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करके नंगे वेफर्स पर एकीकृत सर्किट के निर्माण के बाद, वेफर अंततः नीचे दी गई छवि जैसा दिखता है। आइए एक साथ वेफ़र के विभिन्न भागों के नामों पर एक नज़र डालें!

1. वेफर: एक गोलाकार प्लेट (डिस्क) जो अर्धचालक आईसी के लिए मुख्य सामग्री के रूप में कार्य करती है।

2. मरना: वेफर पर कई छोटे वर्ग होते हैं, और प्रत्येक छोटे वर्ग को डाई कहा जाता है, जो एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की आईसी चिप है।

3. मुंशी लाइन: ऐसा प्रतीत होता है कि डाई एक साथ चिपकी हुई हैं, लेकिन वास्तव में उनके बीच अंतराल हैं। इन अंतरालों को स्क्राइब लाइन कहा जाता है। स्क्राइब लाइनों का उद्देश्य प्रसंस्करण के बाद वेफर से प्रत्येक चिप को काटना और उन्हें चिप्स में इकट्ठा करना है। स्क्राइब लाइनों की दूरी हीरे की आरी को वेफर को सुरक्षित रूप से काटने की अनुमति देती है।

4. समतल क्षेत्र: यह क्षेत्र वेफर संरचना की पहचान करने में मदद करने के लिए पेश किया गया है और वेफर प्रसंस्करण के दौरान एक संदर्भ रेखा के रूप में कार्य करता है। चूँकि वेफर की क्रिस्टल संरचना बहुत महीन होती है और इसे नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है, इसलिए इस समतल क्षेत्र का उपयोग वेफर की ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दिशाओं को निर्धारित करने के लिए एक संदर्भ के रूप में किया जाता है।

5. पायदान: हाल ही में, पिछले फ्लैट ज़ोन की जगह, नॉच वाले वेफर्स दिखाई दिए हैं। नॉच वाले वेफर्स फ्लैट जोन वाले वेफर्स की तुलना में अधिक कुशल होते हैं क्योंकि वे अधिक चिप्स का उत्पादन कर सकते हैं।

सेमीकंडक्टर उद्योग मुख्य रूप से वेफर विनिर्माण उद्योग में विभाजित है, जो वेफर्स का निर्माण करता है, और विनिर्माण (एफएबी) उद्योग, जो वेफर्स पर सर्किट डिजाइन और निर्माण करता है। यहां पैकेजिंग उद्योग भी है, जहां प्रसंस्कृत वेफर्स को चिप्स में काटा जाता है और नमी और भौतिक क्षति को रोकने के लिए पैक किया जाता है।

आज, हमने बताया कि वेफर क्या है, वेफर के प्रत्येक भाग के नाम और वेफर्स का निर्माण कैसे किया जाता है। हमें आशा है कि आपको आठ बुनियादी अर्धचालक प्रक्रियाओं की यह श्रृंखला रोचक और उपयोगी लगेगी।