Hayatımız yarı iletkenler olmadan bir gün sürebilir mi? Akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar, arabalar, televizyonlar ve kredi kartları da dahil olmak üzere günlük hayatımızın birçok yönü yarı iletkenlerden ayrılamaz. Bu yarı iletkenlerin yaşamlarımız üzerinde derin bir etkisi vardır. Peki nasıl yapılıyorlar?

Yarı iletkenlerle ilgili temel bilgiye sahipseniz sekiz temel yarı iletken sürecini duymuş olabilirsiniz. Yarı iletken üretimi için gereken çok sayıda görev, makalemizin ilk görselindeki başlığın da belirttiği gibi sekiz temel sürece bölünmüştür: "Sekiz Temel Yarı İletken Süreç."

Bugün ilk adım olan "Gofret İmalatı"na göz atacağız. Entegre devrelerin temel malzemesi olan levhaların neyden yapıldığını ve nasıl üretildiğini tartışacağız.

Gofret İmalatı İçin Gerekli Malzemeler

Başlamadan önce kısa bir soru soralım! Yarı iletken entegre devreler ve levhalar arasındaki ilişki nedir? Entegre devre, çeşitli işlevler için çok sayıda elektrik bileşeni içeren bir tür yarı iletken çiptir. Entegre devreler, levha adı verilen bir alt tabaka üzerinde birçok özdeş devre oluşturularak üretilir. Bu nedenle levhalar yarı iletkenlerin temelidir. Bu, pizza yapmaya benzer; daha sonra üzerini ekleyebilmek için önce bir hamur hazırlıyoruz.

Gofretler, silikon plakalardan veya galyum arsenit gibi diğer elementlerden kesilmiş dairesel disklerdir. Çoğu gofret kumdan çıkarılan silikondan yapılır.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Silikon Vadisi, yarı iletken endüstrisiyle başladı ve sonunda küresel yazılım endüstrisinin merkezi haline geldi. Adını yarı iletken hammaddesi "silikon" ile Santa Clara "vadisinin" birleşiminden aldığı bildirildi. "Silikon Vadisi" adı, silikonun yarı iletken levhalar için önemli bir hammadde olduğunu hatırlamanıza yardımcı olabilir. Silikon bol miktarda bulunur, doğada en bol bulunan elementtir, toksik olmayan ve çevre dostu özelliklere sahiptir. Gelin gofret üretim sürecine birlikte göz atalım!

Adım 1: Silikon Külçe İmalatı

Kumdan elde edilen silikonun yarı iletken üretiminde kullanılmadan önce bir saflaştırma sürecinden geçmesi gerekiyor. Yüksek saflıkta bir sıvı halinde eriyene kadar ısıtılır ve daha sonra kristalizasyon yoluyla katılaştırılır. Ortaya çıkan silikon çubuğa silikon külçe denir. Birkaç nanometreye kadar son derece yüksek hassasiyet gerektiren yarı iletken proseslerinde yalnızca ultra yüksek saflığa sahip külçeler kullanılabilir.

Adım 2: İnce Gofretler Üretmek İçin Külçelerin Kesilmesi

Silikon külçenin şekli bir topacı andırıyor ve keskin elmas testere bıçakları kullanılarak levha olarak bilinen eşit kalınlıkta dairesel diskler halinde kesiliyor. Külçenin çapı, 150 mm (6 inç), 200 mm (8 inç) ve 300 mm (12 inç) levhalar gibi levhanın boyutunu belirler. Daha ince plakalar daha düşük üretim maliyetlerine neden olur ve daha büyük çaplar, plaka başına daha fazla sayıda yarı iletken çipin üretilmesine olanak tanır. Bu nedenle gofretler giderek daha ince ve daha büyük hale geliyor.

Adım 3: Gofret Yüzeyinin Taşlanması ve Parlatılması

Taze kesilmiş gofretlerin pürüzsüz, ayna benzeri bir yüzey elde etmek için işleme tabi tutulması gerekir. Yeni kesilmiş levhanın yüzeyi pürüzlüdür ve devre doğruluğunu olumsuz yönde etkileyebilecek kusurlar içerir. Gofret yüzeyini parlatmak için parlatma sıvıları ve parlatma makineleri kullanılır.

Daha ileri işlemlerden önce cilalı levhaya çıplak levha adı verilir ve bu da üzerinde henüz hiçbir talaş üretilmediğini gösterir. Çıplak levhalar üzerine çeşitli fiziksel ve kimyasal işlemler kullanılarak entegre devreler üretildikten sonra levha aşağıdaki görüntüye benzemektedir. Haydi gelin gofretin farklı bölümlerinin adlarına birlikte göz atalım!

1. Gofret: Yarı iletken IC'ler için çekirdek malzeme görevi gören dairesel bir plaka (disk).

2. : Plakanın üzerinde çok sayıda küçük kare bulunur ve her küçük kareye, entegre elektronik devrenin IC çipi olan kalıp adı verilir.

3. Yazı satırı: Kalıplar birbirine yapışmış gibi görünüyor ama aslında aralarında boşluklar var. Bu boşluklara yazı çizgileri denir. Çizme hatlarının amacı, işlendikten sonra her bir talaşı levhadan kesmek ve bunları talaşlar halinde birleştirmektir. Çizim çizgilerinin aralığı elmas testerenin levhayı güvenli bir şekilde kesmesine olanak tanır.

4. Düz bölge: Bu alan, gofret yapısının tanımlanmasına yardımcı olmak için tanıtılmıştır ve gofret işleme sırasında bir referans çizgisi görevi görmektedir. Gofretin kristal yapısı çok ince olduğundan ve çıplak gözle değerlendirilemeyeceğinden, bu düz bölge, gofretin dikey ve yatay yönlerinin belirlenmesinde referans olarak kullanılır.

5. Çentik: Son zamanlarda, önceki düz bölgelerin yerini alan çentikli levhalar ortaya çıktı. Çentikli gofretler düz bölgeli olanlara göre daha verimlidir çünkü daha fazla talaş üretebilirler.

Yarı iletken endüstrisi esas olarak levha üreten levha imalat sanayine ve levhalar üzerinde devreler tasarlayan ve üreten imalat (FAB) sanayine bölünmüştür. İşlenmiş gofretlerin nem ve fiziksel hasarı önlemek için cips halinde kesilip paketlendiği ambalaj endüstrisi de bulunmaktadır.

Bugün gofretin ne olduğunu, gofretin her bir parçasının adlarını ve gofretlerin nasıl üretildiğini anlattık. Bu sekiz temel yarı iletken süreç serisini ilginç ve yararlı bulacağınızı umuyoruz.