Tijdens de "oxidatie"-stap wordt een oxidelaag (SiO2) gevormd op het oppervlak van de wafer. De wafer is het belangrijkste materiaal in de halfgeleiderverwerking. De oxidelaag beschermt het oppervlak van de wafer tegen onzuiverheden, en de volgende stap is het ontwerpen van het halfgeleidercircuit.

Hoe ziet het circuit in een halfgeleiderchip eruit? Laten we samen leren!

Microhalfgeleiderchips bevatten duizenden tot miljoenen elektronische componenten (diodes, transistors, condensatoren, weerstanden). Hoe worden deze geïntegreerde halfgeleiderschakelingen gemaakt? Laten we eerst eens kijken naar de geschiedenis van de halfgeleiderontwikkeling.

Transistors: waar de elektronische revolutie begon

In 1947 vonden onderzoekers van Bell Laboratories, de centrale onderzoeksfaciliteit van het grootste telecommunicatiebedrijf in de Verenigde Staten, American Telephone and Telegraph (AT&T), de transistor uit. Deze uitvinding werd aanvankelijk de "versterker" genoemd en later omgedoopt tot de transistor.

Transistors werden al snel de kerncomponenten van elektronische producten. Door de technologische vooruitgang kregen elektronische producten echter steeds meer functionaliteiten. Dit leidde tot een exponentiële groei van het aantal componenten dat met elkaar verbonden moest worden, variërend van transistors en weerstanden tot diodes en condensatoren. Deze contactpunten werden ook de oorzaak van de meeste productstoringen.

In 1958 ontwikkelde ingenieur Jack Kilby van Texas Instruments (TI) een oplossing. Complexe elektronische componenten zouden worden geminiaturiseerd en vervolgens als circuits op een klein oppervlak worden afgedrukt. Deze circuits zouden op elkaar worden gestapeld, waardoor geïntegreerde schakelingen (IC's) ontstonden.

Geïntegreerde schakelingen (IC's): een revolutie in de elektronica

Transistoren, weerstanden, diodes en condensatoren, die samen geïntegreerde halfgeleiderschakelingen (IC's) vormen, zijn met elkaar verbonden om elektrische signalen te berekenen en op te slaan.

Laten we de functie van elke componentklasse eens nader bekijken. Transistoren fungeren als schakelaars om de voeding te openen en te sluiten, terwijl condensatoren ladingen accumuleren en opslaan. Weerstanden regelen de stroom en diodes zorgen voor de uniformiteit van het signaal.

Geïntegreerde halfgeleidercircuits worden vervaardigd door alle circuitcomponenten te integreren in ingewikkelde en complexe meerlaagse patronen. Deze ingewikkelde circuits zijn onmogelijk handmatig te tekenen, dus wordt een methode gebruikt die vergelijkbaar is met het ontwikkelen van fotografische afbeeldingen.

De ontwikkeling van geïntegreerde schakelingen stimuleerde de vooruitgang van de halfgeleiderindustrie. De overstap van het handmatig verbinden van afzonderlijke componenten naar geïntegreerde schakelingen betekende kleinere productvormfactoren en een lager energieverbruik, terwijl een snellere gegevensverwerking werd bereikt. Het gebruik van fotolithografische technologie betekende dat halfgeleider-IC's betrouwbaar en gunstig waren voor productie op grote schaal.

In de jaren zestig ontwikkelden de overleden Koreaans-Amerikaanse ingenieur van Bell Labs, Dr. Dawon Kahng, en Martin Atalla de "MOS-FET" (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Geïntegreerde schakelingen begonnen vanaf dat moment echt te schitteren.

MOS-FET loste de beperkingen op van traditionele bipolaire transistors, die moeilijk te vervaardigen waren en veel stroom verbruikten.

In zestig jaar tijd zijn halfgeleiders geëvolueerd van transistors naar geïntegreerde schakelingen en MOS-FET's. Verdere innovatie in de toekomst is spannend en wordt verwacht. 

In het volgende artikel zullen we introduceren hoe deze ingewikkeld ontworpen circuits met behulp van etsprocessen op wafers worden getekend.