Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Teknik Manufaktur Semikonduktor: Dari Pemurnian Silikon hingga Pembuatan Rangkaian Terpadu

Ringkasan berikut difokuskan secara eksklusif pada pembuatan semikonduktor berbasis silikon, bahan predominant dalam rangkaian terpadu modern. Kemampuan unik silikon untuk membentuk lapisan oksida stabil membuatnya ideal untuk pola yang presisi dari transistor dan mikrokomponen lainnya.

Silikon

Silikon adalah elemen yang paling banyak kedua di kerak Bumi, terutama sebagai silikon dioksida (SiO2)—umumnya dikenal sebagai pasir silika. Secara industri, silikon diekstrak dengan mereduksi SiO2 dengan karbon dalam furnace arc listrik:

SiO2 + C → CO2 + Si

Silikon grade metalurgi yang dihasilkan cocok untuk aplikasi seperti laminasi transformator tetapi kurang dari kekemurnian yang diperlukan untuk perangkat semikonduktor. Untuk mencapai kekemurnian grade semikonduktor, silikon pertama kali dikonversi menjadi klorida—SiCl4 atau SiHCl3—yang dapat difinasikan dengan distilasi fraksional. Reduksi selanjutnya dengan seng atau magnesium ultrapure menghasilkan bentuk "spons" silikon, yang kemudian difinasikan lebih lanjut. Dekomposisi termal SiHCl3 pada batang silikon polikristal yang dipanaskan menggunakan gas hidrogen adalah rute lain ke silikon ultrapure.

Si + 3HCl → SiHCl3 + H2
SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl2

Setelah difurnish, silikon polikristal dilelehkan dalam salib silika, dipanaskan melalui susceptor grafit yang dipanaskan induksi atau pemanas arus listrik langsung tinggi. Proses Czochralski kemudian menarik "boule" kristal tunggal dari lelehannya, mempertahankan orientasi jaringan kristal dan diameter yang terkontrol. Dopan seperti fosfor atau bor diperkenalkan ke dalam lelehannya untuk mengonstruksi konduktivitas p-tipe atau n-tipe. Seluruh ruang pertumbuhan beroperasi di bawah atmosfer iners untuk mencegah kontaminasi.

Teknik Manufaktur Semikonduktor: Dari Pemurnian Silikon hingga Pembuatan Rangkaian Terpadu

Boule digiling hingga diameter yang presisi dan dipotong di ujung-ujungnya. Kemudian iris menjadi wafer menggunakan gergaji bertajam berlian. Giling dan upol selanjutnya menghasilkan wafer dengan ketasaran permukaan sub-mikron. Lapisan n-tipe epitaksial opsional dapat ditetapkan termal di atas wafer untuk meningkatkan kinerja perangkat lebih lanjut. Wafer ini kemudian dikirim ke fabs semikonduktor untuk pembuatan perangkat.

Teknik Manufaktur Semikonduktor: Dari Pemurnian Silikon hingga Pembuatan Rangkaian Terpadu

Pemrosesan Semikonduktor

Fotolitografi adalah tulang punggung pola semikonduktor. Proses ini mirip dengan yang digunakan untuk pembuatan papan sirkuit cetak (PCB) tembaga, meskipun dengan suhu yang lebih tinggi dan toleransi yang lebih ketat. Langkah-langkahnya adalah:

Asam hidrofluorida secara selektif menghapus silikon dioksida sambil meninggalkan silikon tidak terpencil, menciptakan jendela presisi untuk difusi dopan. Dopan diperkenalkan dalam bentuk gas (misalnya, POCl3 untuk n-tipe atau B2O3 untuk p-tipe) dalam furnace difusi yang beroperasi di atas 1000 °C. Difusi hanya terjadi melalui jendela, membentuk persambungan PN yang terdefinisi dengan baik.

Setelah difusi dopan, langkah metalisasi menciptakan kontak listrik. Fotolitografi diulang untuk pola lapisan logam (seringkali aluminium atau tembaga) yang menyambungkan banyak transistor menjadi rangkaian terpadu. Terakhir, wafer dipotong menjadi die individu, dihubungkan kawat ke kerangka kawat, dan dikapsulasi ke dalam paket.

Teknik Manufaktur Semikonduktor: Dari Pemurnian Silikon hingga Pembuatan Rangkaian Terpadu

Teknik Manufaktur Semikonduktor: Dari Pemurnian Silikon hingga Pembuatan Rangkaian Terpadu

Poin Utama

Sumber Daya Terkait

Teknologi Industri

  1. Panduan Ahli Teknik Biasing JFET: Capai Sirkuit Stabil dan Berkin Tinggi
  2. Panduan Ahli Teknik Biasing untuk IGFET
  3. Data Komprehensif Op-Amp: Datasheet National Semiconductor & CA3130
  4. Mengurangi Jejak Lingkungan Produksi Semikonduktor dan Elektronika
  5. Manufaktur PCB di Era 5G: Tren & Tantangan
  6. Rayakan Hari Manufaktur: Menghormati Dampak Industri
  7. Menguasai Grup Modul Manufaktur: Bill of Materials & Manajemen Order
  8. Menguasai Manufaktur Modern: 16 Artikel Ahli
  9. Teknik Manufaktur Teruji untuk Papan Sirkuit Cetak Prototip
  10. Layanan Manufaktur PCB Aman