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1.Come realizzare un wafer monocristallino

Il primo passo è la purificazione metallurgica, che prevede l'aggiunta di carbonio e la conversione dell'ossido di silicio in silicio con purezza pari o superiore al 98% utilizzando il metodo redox.La maggior parte dei metalli, come il ferro o il rame, vengono raffinati in questo modo per ottenere un metallo sufficientemente puro.Tuttavia, il 98% non è ancora sufficiente per la produzione di chip e sono necessari ulteriori miglioramenti.Pertanto, il processo Siemens verrà utilizzato per un'ulteriore purificazione per ottenere il polisilicio ad alta purezza necessario per il processo dei semiconduttori.
Il prossimo passo è estrarre i cristalli.Innanzitutto, il polisilicio di elevata purezza ottenuto in precedenza viene fuso per formare silicio liquido.Successivamente, un singolo cristallo di silicio seme viene portato a contatto con la superficie del liquido e tirato lentamente verso l'alto durante la rotazione.La ragione della necessità di un seme a cristallo singolo è che, proprio come una persona che si mette in fila, gli atomi di silicio devono essere allineati in modo che coloro che vengono dopo di loro sappiano come allinearsi correttamente.Alla fine, quando gli atomi di silicio hanno lasciato la superficie del liquido e si sono solidificati, la colonna di silicio monocristallino ordinatamente disposta è completa.
Ma cosa rappresentano gli 8" e i 12"?Si riferisce al diametro del pilastro che produciamo, la parte che assomiglia al fusto di una matita dopo che la superficie è stata trattata e tagliata in sottili cialde.Qual è la difficoltà nel realizzare wafer di grandi dimensioni?Come accennato in precedenza, il processo di creazione dei wafer è come preparare i marshmallow, girarli e modellarli man mano che si procede.Chiunque abbia già preparato marshmallow saprà che è molto difficile realizzare marshmallow grandi e solidi, e lo stesso vale per il processo di estrazione del wafer, dove la velocità di rotazione e il controllo della temperatura influiscono sulla qualità del wafer.Di conseguenza, maggiori sono le dimensioni, maggiori saranno i requisiti di velocità e temperatura, rendendo ancora più difficile produrre un wafer da 12" di alta qualità rispetto a un wafer da 8".

Per produrre un wafer, viene quindi utilizzata una taglierina diamantata per tagliare il wafer orizzontalmente in wafer, che vengono poi lucidati per formare i wafer necessari per la produzione di chip.Il passo successivo è l'impilamento delle case o la produzione di chip.Come si fa un chip?
2. Dopo aver appreso cosa sono i wafer di silicio, è anche chiaro che produrre chip IC è come costruire una casa con i mattoncini Lego, impilandoli strato su strato per creare la forma desiderata.Tuttavia, ci sono alcuni passaggi da compiere per costruire una casa, e lo stesso vale per la produzione di circuiti integrati.Quali sono le fasi coinvolte nella produzione di un circuito integrato?La sezione seguente descrive il processo di produzione del chip IC.

Prima di iniziare, dobbiamo capire cos'è un chip IC: l'IC, o circuito integrato, come viene chiamato, è una pila di circuiti progettati che vengono messi insieme in modo impilato.In questo modo possiamo ridurre la quantità di area necessaria per collegare i circuiti.Il diagramma seguente mostra un diagramma 3D di un circuito integrato, che può essere visto come strutturato come le travi e le colonne di una casa, impilate una sull'altra, motivo per cui la produzione di circuiti integrati è paragonata alla costruzione di una casa.

Dalla sezione 3D del chip IC mostrata sopra, la parte blu scuro in basso è il wafer introdotto nella sezione precedente.Le parti rosse e color terra sono dove è realizzato l'IC.

Innanzitutto la parte rossa può essere paragonata all'atrio al piano terra di un alto edificio.L'atrio al piano terra costituisce la porta d'ingresso dell'edificio, da dove si accede, ed è spesso più funzionale in termini di controllo del traffico.È quindi più complesso da realizzare rispetto agli altri piani e richiede più passaggi.Nel circuito IC, questa sala è lo strato della porta logica, che è la parte più importante dell'intero IC, che combina varie porte logiche per creare un chip IC completamente funzionale.

La parte gialla è come un pavimento normale.Rispetto al piano terra non è troppo complesso e non cambia molto da un piano all'altro.Lo scopo di questo piano è collegare insieme le porte logiche nella sezione rossa.La ragione della necessità di così tanti strati è che ci sono troppi circuiti da collegare insieme e se un singolo strato non può ospitare tutti i circuiti, è necessario sovrapporre diversi strati per raggiungere questo obiettivo.In questo caso, i diversi strati sono collegati su e giù per soddisfare i requisiti di cablaggio.