Le nostre vite potrebbero durare un giorno senza semiconduttori? Molti aspetti della nostra vita quotidiana, inclusi smartphone, laptop, automobili, televisori e carte di credito, sono inseparabili dai semiconduttori. Questi semiconduttori hanno un profondo impatto sulle nostre vite. Allora, come sono fatti?

Se hai una conoscenza di base dei semiconduttori, potresti aver sentito parlare degli otto processi fondamentali dei semiconduttori. Numerose attività richieste per la produzione di semiconduttori sono suddivise in otto processi di base, come indicato dal titolo nella prima immagine del nostro articolo: "Otto processi fondamentali dei semiconduttori".

Oggi daremo uno sguardo al primo passo, "Produzione di wafer". Discuteremo di cosa sono fatti i wafer, il materiale principale dei circuiti integrati, e come vengono prodotti.

Materiali richiesti per la produzione di wafer

Prima di iniziare, facciamo una breve domanda! Qual è la relazione tra circuiti integrati a semiconduttore e wafer? Un circuito integrato è un tipo di chip semiconduttore che contiene numerosi componenti elettrici per varie funzioni. I circuiti integrati vengono prodotti creando molti circuiti identici su un substrato chiamato wafer. Pertanto, i wafer sono il fondamento dei semiconduttori. È simile alla preparazione della pizza: prepariamo prima l'impasto in modo da poter aggiungere i condimenti in seguito.

I wafer sono dischi circolari tagliati da wafer di silicio o altri elementi come l'arseniuro di gallio. La maggior parte dei wafer sono realizzati in silicio estratto dalla sabbia.

La Silicon Valley negli Stati Uniti iniziò con l’industria dei semiconduttori, per poi diventare il centro dell’industria globale del software. È stato riferito che il suo nome è una combinazione della materia prima dei semiconduttori "silicio" e della "valle" di Santa Clara. Il nome "Silicon Valley" può aiutarti a ricordare che il silicio è una materia prima essenziale per i wafer semiconduttori. Il silicio è abbondante, è l'elemento più abbondante in natura e ha proprietà non tossiche e rispettose dell'ambiente. Diamo un'occhiata insieme al processo di produzione dei wafer!

Passaggio 1: produzione di lingotti di silicio

Il silicio estratto dalla sabbia deve passare attraverso un processo di purificazione prima di poter essere utilizzato per la produzione di semiconduttori. Viene riscaldato fino a quando non si scioglie in un liquido di elevata purezza e poi solidificato attraverso la cristallizzazione. La barra di silicio risultante è chiamata lingotto di silicio. Nei processi dei semiconduttori, che richiedono una precisione estremamente elevata fino a pochi nanometri, possono essere utilizzati solo lingotti con purezza ultraelevata.

Passaggio 2: taglio dei lingotti per produrre wafer sottili

La forma del lingotto di silicio ricorda una trottola e viene tagliato in dischi circolari di spessore uniforme, noti come wafer, utilizzando lame diamantate affilate. Il diametro del lingotto determina la dimensione del wafer, ad esempio wafer da 150 mm (6 pollici), 200 mm (8 pollici) e 300 mm (12 pollici). Wafer più sottili comportano costi di produzione inferiori, mentre diametri maggiori consentono di produrre un numero maggiore di chip semiconduttori per wafer. Pertanto i wafer stanno diventando sempre più sottili e grandi.

Passaggio 3: levigatura e lucidatura della superficie del wafer

I wafer appena tagliati devono essere sottoposti a lavorazione per ottenere una finitura liscia e a specchio. La superficie del wafer appena tagliato è ruvida e presenta difetti che possono avere un impatto negativo sulla precisione del circuito. Per lucidare la superficie del wafer vengono utilizzati fluidi lucidanti e macchine lucidatrici.

Prima dell'ulteriore lavorazione, il wafer lucidato viene definito wafer nudo, il che significa che su di esso non sono ancora stati prodotti chip. Dopo la fabbricazione di circuiti integrati sui wafer nudi utilizzando vari processi fisici e chimici, il wafer alla fine appare come nell'immagine seguente. Diamo un'occhiata insieme ai nomi delle diverse parti di un wafer!

1. Cialda: una piastra circolare (disco) che funge da materiale centrale per i circuiti integrati semiconduttori.

2. morire: Ci sono molti piccoli quadrati sul wafer e ogni piccolo quadrato è chiamato die, che è il chip IC del circuito elettronico integrato.

3. Traccia la linea: Gli stampi sembrano incollati insieme, ma in realtà ci sono degli spazi tra loro. Queste lacune sono chiamate linee di scriba. Lo scopo delle linee di scrittura è ritagliare ciascun chip dal wafer dopo la lavorazione e assemblarli in chip. La spaziatura delle linee di tracciatura consente alla sega diamantata di tagliare in sicurezza il wafer.

4. Zona pianeggiante: Quest'area viene introdotta per aiutare a identificare la struttura del wafer e funge da linea di riferimento durante la lavorazione del wafer. Poiché la struttura cristallina del wafer è molto fine e non può essere giudicata ad occhio nudo, questa zona piatta viene utilizzata come riferimento per determinare le direzioni verticale e orizzontale del wafer.

5. Tacca: Recentemente sono comparsi i wafer con tacche, che sostituiscono le precedenti zone piatte. I wafer con tacche sono più efficienti di quelli con zone piane perché possono produrre più trucioli.

L'industria dei semiconduttori è principalmente divisa nell'industria manifatturiera dei wafer, che produce wafer, e nell'industria manifatturiera (FAB), che progetta e produce circuiti sui wafer. Esiste anche l'industria dell'imballaggio, dove i wafer lavorati vengono tagliati in scaglie e confezionati per prevenire umidità e danni fisici.

Oggi abbiamo introdotto cos'è un wafer, i nomi di ciascuna parte di un wafer e come vengono prodotti i wafer. Ci auguriamo che questa serie di otto processi base dei semiconduttori sia interessante e utile.