Bisakah hidup kita bertahan sehari tanpa semikonduktor? Banyak aspek kehidupan kita sehari-hari, termasuk ponsel pintar, laptop, mobil, televisi, dan kartu kredit, tidak dapat dipisahkan dari semikonduktor. Semikonduktor ini mempunyai dampak besar pada kehidupan kita. Jadi, bagaimana cara pembuatannya?

Jika Anda memiliki pengetahuan dasar tentang semikonduktor, Anda mungkin pernah mendengar tentang delapan proses dasar semikonduktor. Banyak tugas yang diperlukan untuk pembuatan semikonduktor dibagi menjadi delapan proses dasar, seperti yang ditunjukkan oleh judul pada gambar pertama artikel kami: "Delapan Proses Semikonduktor Dasar".

Hari ini, kita akan melihat langkah pertama, "Pembuatan Wafer". Kita akan membahas terbuat dari apa wafer, bahan inti sirkuit terpadu, dan bagaimana cara pembuatannya.

Bahan yang Dibutuhkan untuk Pembuatan Wafer

Sebelum kita mulai, mari kita ajukan pertanyaan singkat! Apa hubungan antara sirkuit terpadu semikonduktor dan wafer? Sirkuit terpadu adalah jenis chip semikonduktor yang berisi banyak komponen listrik untuk berbagai fungsi. Sirkuit terpadu diproduksi dengan membuat banyak sirkuit identik pada substrat yang disebut wafer. Oleh karena itu, wafer adalah dasar dari semikonduktor. Ini mirip dengan membuat pizza - kita menyiapkan adonan terlebih dahulu agar nanti bisa ditambahkan topping.

Wafer adalah cakram melingkar yang dipotong dari wafer silikon atau elemen lain seperti galium arsenida. Kebanyakan wafer terbuat dari silikon yang diekstraksi dari pasir.

Silicon Valley di Amerika Serikat dimulai dengan industri semikonduktor, yang akhirnya menjadi pusat industri perangkat lunak global. Kabarnya namanya merupakan kombinasi dari bahan baku semikonduktor "silikon" dan "lembah" Santa Clara. Nama "Silicon Valley" mungkin membantu Anda mengingat bahwa silikon merupakan bahan baku penting untuk wafer semikonduktor. Persediaan silikon melimpah, merupakan unsur paling melimpah di alam, serta memiliki sifat tidak beracun dan ramah lingkungan. Mari kita lihat bersama proses pembuatan wafer!

Langkah 1: Pembuatan Ingot Silikon

Silikon yang diekstraksi dari pasir perlu melalui proses pemurnian sebelum dapat digunakan untuk pembuatan semikonduktor. Ini dipanaskan sampai meleleh menjadi cairan dengan kemurnian tinggi dan kemudian dipadatkan melalui kristalisasi. Batang silikon yang dihasilkan disebut ingot silikon. Hanya ingot dengan kemurnian sangat tinggi yang dapat digunakan dalam proses semikonduktor, yang memerlukan presisi sangat tinggi hingga beberapa nanometer.

Langkah 2: Memotong Ingot untuk Menghasilkan Wafer Tipis

Bentuk batangan silikon menyerupai gasing yang berputar, dan dipotong menjadi cakram melingkar dengan ketebalan seragam, yang disebut wafer, menggunakan mata gergaji berlian yang tajam. Diameter ingot menentukan ukuran wafer, seperti wafer 150mm (6 inci), 200mm (8 inci), dan 300mm (12 inci). Wafer yang lebih tipis menghasilkan biaya produksi yang lebih rendah, dan diameter yang lebih besar memungkinkan lebih banyak chip semikonduktor diproduksi per wafer. Oleh karena itu, wafer menjadi semakin tipis dan besar.

Langkah 3: Menggiling dan Memoles Permukaan Wafer

Wafer yang baru dipotong perlu menjalani pemrosesan untuk mendapatkan hasil akhir yang halus seperti cermin. Permukaan wafer yang baru dipotong kasar dan mengandung cacat, yang dapat berdampak negatif pada keakuratan rangkaian. Cairan pemoles dan mesin pemoles digunakan untuk memoles permukaan wafer.

Sebelum diproses lebih lanjut, wafer yang telah dipoles disebut sebagai wafer telanjang, yang menunjukkan bahwa belum ada chip yang dibuat di dalamnya. Setelah pembuatan sirkuit terpadu pada wafer telanjang menggunakan berbagai proses fisik dan kimia, akhirnya wafer terlihat seperti gambar di bawah. Mari kita lihat nama-nama bagian-bagian wafer yang berbeda bersama-sama!

1. kue wafer: Pelat melingkar (cakram) yang berfungsi sebagai bahan inti IC semikonduktor.

2. Mati: Terdapat banyak kotak kecil pada wafer, dan setiap kotak kecil disebut dadu, yang merupakan chip IC dari rangkaian elektronik terintegrasi.

3. Garis juru tulis: Kedua dadu tampak saling menempel, namun sebenarnya ada celah di antara keduanya. Kesenjangan ini disebut garis juru tulis. Tujuan dari garis juru tulis adalah untuk memotong setiap chip dari wafer setelah diproses dan merakitnya menjadi chip. Jarak garis juru tulis memungkinkan gergaji berlian memotong wafer dengan aman.

4. Zona datar: Area ini diperkenalkan untuk membantu mengidentifikasi struktur wafer dan berfungsi sebagai garis referensi selama pemrosesan wafer. Karena struktur kristal wafer sangat halus dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, maka zona datar ini digunakan sebagai acuan untuk menentukan arah vertikal dan horizontal wafer.

5. Takik: Baru-baru ini, wafer dengan takik telah muncul, menggantikan zona datar sebelumnya. Wafer dengan takik lebih efisien dibandingkan dengan zona datar karena dapat menghasilkan lebih banyak keripik.

Industri semikonduktor terutama dibagi menjadi industri manufaktur wafer, yang memproduksi wafer, dan industri manufaktur (FAB), yang merancang dan memproduksi sirkuit pada wafer. Ada juga industri pengemasan, di mana wafer olahan dipotong menjadi keripik dan dikemas untuk mencegah kelembapan dan kerusakan fisik.

Hari ini, kami memperkenalkan apa itu wafer, nama setiap bagian wafer, dan cara pembuatan wafer. Kami harap rangkaian delapan proses semikonduktor dasar ini menarik dan bermanfaat bagi Anda.